genetica forense

genetica forense

genètica forènse locuz. sost. f. – Disciplina che utilizza le moderne tecniche di biologia molecolare per l’identificazione personale degli autori di reati, l’attribuzione individuale di resti umani sconosciuti (per es., in disastri di massa) e la verifica dei rapporti di parentela (indagini di paternità). In questo ambito, il 21° sec. ha visto definitivamente affermarsi la PCR (Polymerase chain reaction) multipla di polimorfismi del DNA di classe microsatellite (STR, short tandem repeat) quale protocollo analitico d’elezione. Gli STR sono polimorfismi contraddistinti dalla ripetizione di un breve tratto di DNA per un numero variabile di volte. Il numero di ripetizioni è trasmesso come carattere ereditario alla progenie e differisce da individuo a individuo. La probabilità che due soggetti non imparentati condividano lo stesso genotipo diviene pressoché trascurabile, se si analizzano almeno 10÷15 STR. Mediante marcatura con distinte molecole fluorescenti, è oggi possibile amplificare un tale numero di STR in una singola reazione di PCR. I frammenti sono successivamente separati in base alla loro lunghezza, mediante elettroforesi entro sottili capillari, e riconosciuti da un rilevatore digitale in grado di captare le specifiche fluorescenze. La recente istituzione in numerosi paesi europei (tra cui l’Italia, nel 2009) di banche dati del DNA di soggetti autori di reati e la conseguente necessità di favorire lo scambio internazionale di informazioni hanno stimolato l’adozione di un pannello comune di STR da impiegare in indagini forensi (European standard set), analogo e in larga parte sovrapponibile al Combined DNA index system (CODIS), già in uso negli Stati Uniti. L’accresciuta sensibilità delle tecniche analitiche consente oggi lo studio di STR anche a partire da minime tracce di DNA, come quelle depositate mediante manipolazione di un oggetto. È stato tuttavia dimostrato che l’amplificazione di piccole quantità di DNA, in partic. al di sotto di 100 picogrammi, pari al contenuto di DNA di circa 15 cellule diploidi (cosiddetto LCN DNA, low copy number DNA), richiede speciali precauzioni. In questi casi, per effetti stocastici, la reazione di PCR può infatti produrre artefatti: sbilanciamento del segnale tra i due alleli di un genotipo eterozigote, sino a completa perdita di un allele (allele drop-out); amplificazione episodica di alleli non effettivamente presenti nel campione (allele drop-in).

L’esame genetico di tracce può essere complicato, oltre che dall’esiguità del materiale, dalla frammentazione del DNA a opera di agenti fisici (calore, umidità) e microrganismi. In presenza di DNA degradato è possibile incrementare l’efficienza della reazione di PCR mediante l’adozione di inneschi sintetici della reazione di amplificazione (primer) posti immediatamente a ridosso della regione variabile degli STR (cosiddetti miniSTR). Di norma, gli STR impiegati per indagini forensi sono quelli dei cromosomi non sessuali, tuttavia negli ultimi anni un importante filone di ricerca ha riguardato la caratterizzazione di STR dei cromosomi Y e X. Il cromosoma Y è la determinante genetica del sesso maschile, pertanto gli Y-STR possono essere studiati anche in tracce miste contenenti sovrabbondante DNA femminile, per es. quelle raccolte da vittime di violenza sessuale, consentendo l’identificazione dell’aggressore. A causa del particolare meccanismo di trasmissione, che avviene in forma inalterata dal padre a tutti i figli maschi, per stimare la frequenza di una determinata combinazione di alleli Y-STR e definirne il valore probatorio è necessario disporre di vasti database di popolazione di riferimento. In tal senso, uno dei più proficui sforzi sostenuti dalla comunità dei genetisti forensi è stata la creazione dell’Y chromosome haplotype reference database (YHRD), nato nel 2000, che raccoglie attualmente oltre centomila cromosomi Y provenienti da tutto il mondo. Gli X-STR sono specialmente utili in indagini di paternità di tipo difettivo, in cui non è disponibile un campione biologico del padre. Poiché i maschi trasmettono in forma inalterata il proprio cromosoma X a tutte le figlie femmine, l’indagine di paternità è possibile disponendo del DNA della presunta nonna materna o di una presunta sorella. Classi di polimorfismi diversi da STR sono impiegate in circostanze particolari. Il sequenziamento del DNA mitocondriale (mtDNA) consente l’identificazione di materiale degradato, giacché ogni due copie di DNA nucleare presenti in ciascuna cellula vi sono nel citoplasma migliaia di mtDNA. Analogamente al cromosoma Y, la trasmissione matrilineare dell’mtDNA richiede vasti e accurati database di popolazione per la stima delle frequenze dei singoli mtDNA. Sebbene la variabilità dell’mtDNA sia da tempo un importante strumento di studio in antropologia molecolare, è stato dimostrato che molti dei database prodotti in tale ambito presentano imprecisioni che ne sconsigliano l’uso forense. EDNAP (European DNA profiling) mtDNA population database (EMPOP) è un progetto internazionale, lanciato nel 2006, mirato alla creazione di una banca dati dell’mtDNA di qualità forense. I polimorfismi di singolo nucleotide (SNP, single nucleotide polymorphysm) consistono in differenze interindividuali di singole basi, presenti a milioni nel genoma umano. Stanti le ridottissime dimensioni della regione polimorfica, essi consentono l’analisi di DNA degradato e sono stati utilizzati, per es., nell’identificazione di parte delle vittime dell’attentato al World trade center di New York del 2001. Lo studio degli SNP si presta inoltre ad applicazioni investigative, quali la determinazione dell’origine etnica e di alcune caratteristiche fenotipiche di colui che ha depositato una traccia. In partic. è stata descritta la possibilità di prevedere con buona accuratezza il colore rosso dei capelli e quello blu/marrone dell’iride. Tra le nuove applicazioni investigative occorre infine ricordare lo studio di RNA messaggero e microRNA tessuto-specifici al fine di determinare la natura di tracce biologiche.