Genetischer Fingerabdruck

Ansatz

Diese molekularen Marker sind nicht-codierende DNA-Abschnitte aus sich wiederholenden Einheiten (Tandem Repeats) spezieller Basenfolgen. Je nachdem, wie lang solch eine Einheit ist, nennt man diese Abschnitte VNTR-Regionen (Variable Number of Tandem Repeats) mit 10-150 Basenpaaren pro Einheit oder STR-Regionen (Short Tandem Repeats) mit nur maximal 7 Basenpaaren pro Einheit. Da Mutationen im nicht-codierenden Bereich keine direkten Konsequenzen haben, sind hier besonders viele zu finden. Die Mutationen führen dazu, dass die Anzahl der Wiederholungen dieser speziellen Basenabfolgen interindividuell sehr unterschiedlich ist.

Im Genom gibt es viele Loci mit solchen repetitiven Einheiten. Je mehr dieser Loci zur Analyse herangezogen werden, desto eindeutiger lässt sich das Ergebnis einem speziellen Menschen zuordnen. Bei 8 Loci trifft es statistisch nur auf einen Menschen der gesamten Erdbevölkerung zu: Die Wahrscheinlichkeit, dass bei zwei nichtverwandten Menschen das selbe Muster entsteht, liegt bei 4x10^-11, bei Verwandten immer noch bei 4x10^-5. Nur bei eineiigen Zwillingen wären die Ergebnisse identisch, da sie über dieselben Erbinformationen verfügen – zwischen ihnen kann mit Hilfe des genetischen Fingerabdrucks nicht unterschieden werden.

Durchführung

Die Sequenz der Basen, die solch einen Locus einrahmt, ist bei allen Menschen gleich. Diese Sequenz kann durch Restriktionsenzyme oder Primer erkannt werden, sodass die VNTRs/ STRs spezifisch herausgeschnitten bzw. vermehrt werden können:

• RFLP (Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphismus): Diese Methode kann angewandt werden, wenn genügend Analysematerial vorliegt (mindestens 50.000 Zellkerne) und geschieht mit Hilfe von Restriktionsenzymen. Restriktionsenzyme sind Enzyme, die DNA nach speziellen Erkennungssequenzen schneiden, die sich vor und hinter dem Locus befinden. Abhängig davon, wie viele Wiederholungen zwischen diesen Erkennungssequenzen liegen, entstehen also DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge.
• PCR: Diese Methode ermöglicht die Analyse auch von sehr kleinen DNA-Mengen und wird heutzutage bevorzugt. Durch den Einsatz spezieller Primer, die die Basensequenz am Anfang und Ende des Loci erkennen, können die VNTRs/ STRs spezifisch vermehrt werden.

Anschließend werden die erhaltenen DNA-Fragmente mittels Gelelektrophorese nach ihrer Größe aufgetrennt und zum Beispiel durch radioaktiv markierte Gensonden sichtbar gemacht.

Es ergibt sich ein spezielles Bandenmuster, ähnlich einem Strichcode.

Diese sind äußerst vielfältig:

• Vaterschaftstest und Verwandtschaftsananlyse: Hierfür werden die genetischen Fingerabdrücke der entsprechenden Personen miteinander verglichen. Je ähnlicher sich die Muster sind, desto enger ist die Verwandtschaft.

Bei dem Vaterschaftstest müssen die Banden des Kindes bei den Eltern zu finden sein, da das Kind jeweils die Hälfte der DNA seiner Mutter und seines Vaters in sich vereint. Sind also Banden beim Kind erkennbar, die nicht bei einem der Elternteile zu finden sind, weist das darauf hin, dass die getestete Person nicht der biologische Vater ist.

• Auch bei Tieren und Pflanzen können Verwandtschaftsbeziehung über den genetischen Fingerabdruck untersucht werden. Hierbei stehen in der Regel phylogenetische Fragestellungen im Vordergrund.
• Medizin: Auch hier sind die Möglichkeiten vielfältig wie zum Beispiel zur Genomkartierung, in der Tumorbiologie oder Transplantationsmedizin.
• Kriminaltechnik: Hier ist der genetische Fingerabdruck ein wichtiges Mittel zum Täternachweis (Spuren am Tatort können eindeutig dem Täter zugeordnet werden). Eine weitere Möglichkeit ist die Identifizierung beispielsweise von Brandleichen.

Allgemein kann alles, was kernhaltige Zellen enthält, als Analysematerial verwendet werden, also zum Beispiel Haare, Speichel-, Blut- und Spermaspuren.

Die Fehlerquote betrug bei von 1998 bis 2002 durchgeführten Untersuchungen ca. 0,5%. Dabei waren die Hauptfehlerquellen das Vertauschen von Proben und Fehler beim Übertragen der Ergebnisse.