Man kennt es aus dem Krimi: Ein paar Haare am Tatort können ausreichen, um Ermittler auf die Spur der Täter zu bringen. Heute verfügen Gerichtsmediziner über eine Reihe von Verfahren, um den genetischen Fingerabdruck eines Menschen aus winzigen Resten von Blut, Speichel oder Sperma zu nehmen.
Eine DNA-Analyse liefert inzwischen selbst dann gute Ergebnisse, wenn es nur sehr wenig oder stark beschädigtes Erbmaterial in der Haarprobe gibt. Geht es darum, Tatortspuren einem Verdächtigen zuzuordnen, ist das Verfahren unschlagbar, selbst dann, wenn die Gerichtsmediziner nur ein einziges Haar zur Verfügung haben.
DNA-Strang Diagramm
Die Herausforderungen der DNA-Analyse bei Haaren ohne Wurzel
Allerdings gibt es das Problem, dass die DNA-Moleküle abhängig von Umwelteinflüssen rasch zersetzt werden. Bis zu 100 Haare fallen dem Menschen täglich aus - meist ohne Wurzel. Denn für die Analyse der DNA wird die Wurzel benötigt.
Wir werden häufig mit einzelnen Spurenhaaren, die am Tatort aufgefunden werden, konfrontiert. Diese Haare sind sogenannte telogene Haare, sie weisen also keine Wurzel auf und es bleibt uns nur die mitochondriale DNA.
Soll die DNA-Diagnostik anhand von Haarproben erfolgen, kann bei noch wachsenden Haaren aus den Wurzelscheidezellen genug DNA-fähiges Material gewonnen werden. Bei ausgewachsenen und ausgefallenen Haaren sind kaum noch Körperzellen zu finden. Alte oder anderweitig geschädigte DNA liegt nur in kleinen Bruchstücken vor.
Die Vermehrung dieser Abschnitte mit Hilfe der Polymerasekettenreaktion wird mit dem neuen, in Mainz entwickelten Verfahren nunmehr wesentlich vereinfacht. Wie Dr. Klaus Bender vom Institut für Rechtsmedizin erläutert, ist man bemüht möglichst viele solcher Merkmale bei begrenzten Mengen an stark geschädigter DNA in einer Reaktion - so genannter Multiplex - untersuchen zu können.
Mitochondriale DNA-Analyse
Die mitochondriale DNA wird in mütterlicher Linie vererbt, das heißt jedes Individuum besitzt die gleiche DNA wie seine Mutter, es findet keine Rekombination statt. Und man kann jetzt, beispielsweise durch Mutter-Kind-Vergleiche oder durch Vergleich eines Spurenpaares mit dem Tatverdächtigen feststellen, ob der Tatverdächtige der Spurenleger dieses Haares ist.
Wie man dabei vorgeht beschreibt die Wissenschaftlerin so: Zunächst wird diese mitochondriale DNA aus dem Haar isoliert, das heißt das Haar wird aufgelöst, in der Lösung schwimmt dann die DNA, so muss man sich das vorstellen. Die DNA wird dann amplifiziert, so nennen wir das, das ist also eine Vervielfältigung dieser Einzelstränge mit Hilfe der Polymerasen Kettenreaktion. Und anschließend wird die DNA sequenziert, das heißt wir stellen die einzelnen Basenabfolgen des DNA-Moleküls direkt im Elektroferrogramm dar, das erfolgt in einem automatischen Sequenzer und die Auswertung erfolgt dann mit Hilfe einer Computersoftware.
Normalerweise funktioniert das ganz gut, aber eben keineswegs immer problemlos. Auf dem Kongress in Montpellier stellte Heidi Pfeiffer den Fall eines nunmehr 19 Jahre zurückliegenden Mordes vor, den Polizei und Gerichtsmedizin mit den neuen Methoden wieder aufrollen wollten. Einzige Spur war ein einzelnes, wurzelloses Haar, von dem man sich Aufschluss erwartete.
Genetischer Fingerabdruck - RFLP-Methode & STR-Methode einfach erklärt - Vorgehensweise | Gentechnik
Alternative: Analyse von Proteinstrukturen
Proteine dagegen sind vielfach robuster und bleiben über längere Zeiträume erhalten. Wissenschaftler um Glendon Parker vom Lawrence Livermore National Laboratory im US-Bundesstaat Kalifornien sagen nun: Anhand der Proteinstrukturen lassen sich Haare ebenfalls ihrem Besitzer zuordnen.
Die Wissenschaftler hatten sechs verschiedene, bis zu 250 Jahre alte Proben aus Gräbern in London und der britischen Grafschaft Kent analysiert. Zum Vergleich untersuchten sie außerdem Proben von 76 heute lebenden Menschen europäisch/amerikanischer und afrikanischer Herkunft. Analysiert wurde jeweils der Haarschaft. Insgesamt spürten sie dabei 185 Marker auf, also Proteinstellen, an denen es Varianzen gibt.
Aus diesen beiden Datensätzen konnten die Forscher 185 Marker identifizieren, das sind Proteinstellen, an denen individuelle Merkmale existieren. Je nach Probe identifizierten sie zwischen 376 und 18.563 unterschiedliche Proteine.
Einschränkungen und Ausblick
Der gezeigte Ansatz allein genüge derzeit nicht, um eine Person zu identifizieren, stellt Kathrin Yen klar. Sie ist Ärztliche Direktorin am Institut für Rechts- und Verkehrsmedizin in Heidelberg und nicht an der Studie beteiligt. Das Problem: Nicht jede Punktmutation in der DNA führe zu einer Veränderung des darin codierten Proteins. Daher sei die DNA-Vielfalt generell größer als die in Proteinen. "Damit ist eine Untersuchung der DNA zur Identifizierung einer Person aus biostatistischer Sicht weitaus aussagekräftiger", so Yen.
Das Team um Glendon Parker hofft nun darauf, über weitere Analysen einen Kernsatz von etwa 100 Proteinmarkern festlegen zu können, der es möglich macht, einen Menschen anhand eines einzelnen Haares aus der gesamten Menschheit herauszufiltern. Nützlich könne das Verfahren für Forensiker und bei archäologischen Analysen sein.
"Wir sind mit der proteinbasierten Identifikation an einer ganz ähnlichen Stelle, an der das DNA-Profiling in den frühen Tagen seiner Entwicklung war", sagt Co-Autor Brad Hart.
DNA-Analyse bei Verwandtschaftstests
An Haaren in einem alten Kamm befindet sich häufig noch die Haarwurzel. Diese kann uns gute Ergebnisse bei einer DNA Analyse liefern. Dieses Ergebnis kann dann bei einem Vaterschaftstest oder anderen Verwandtschaftstests als Vergleichsmaterial dienen.
Bis zum Erlaß des Gendiagnostikgesetzes (GenDG) am 1. Februar 2010 war es problemlos möglich, bei Verwandtschaftsnachweisen oder Vaterschaftstests auch Spurenproben wie z.B. einen Schnuller zu analysieren. Das wurde häufig genutzt, um einen Vaterschaftstest ohne das Wissen aller beteiligten Personen zu beauftragen.
Das Gendiagnostikgesetz schreibt nun vor, dass alle Teilnehmer am Test schriftlich einwilligen müssen, also eine sog. Nun kann es Situationen geben, in denen eine mögliche Testperson bereits verstorben ist.
Wir besprechen gerne mit Ihnen, welche Art von Proben für eine Analyse vorliegen und eventuell von uns verwendet werden können. Häufig eingereicht werden beispielsweise das Gebiß, Ohrstöpsel oder Gewebeproben aus Biopsien oder Tumorgewebe, die ggf. Andere Spuren, wie z.B.
Vaterschaftstest mit Haaren
Der genetische Fingerabdruck
In diesem nichtcodierenden Bereich liegen auch Abschnitte, die von Person zu Person sehr unterschiedlich ausgeprägt sind und daher ein relativ eindeutiges Merkmal für die Erkennung liefern: DNA-Blöcke aus bestimmten Basenabfolgen wie zum Beispiel „Adenin - Guanin - Adenin - Adenin“, die sich mehrmals wiederholen und dadurch eine ganz bestimmte Länge erreichen.
In den Körperzellen von Blut, Speichel, Sperma oder Haaren können diese DNA-Abschnitte lokalisiert und dann millionenfach vervielfältigt werden, um so ihre Länge zu ermitteln. Diese Längenbestimmung wird für acht Datenbankmerkmale erstellt und ergibt den „genetischen Fingerabdruck“, ausgedrückt in einem Zahlencode.
Dadurch können in einer Analyse elf DNA-Abschnitte oder Merkmale ermittelt werden, also durchschnittlich drei Merkmale mehr als in dem herkömmlichen Verfahren. „Außerdem können wir nun sehr viele Merkmale mit nur einem Haar erheben, weil die Vervielfältigung der DNA-Abschnitte in einem Schritt und nicht mehr nacheinander erfolgt“, sagte Bender, der seine Technik am Freitag beim 25. 1. Medizin.
Fallbeispiel: Mordfall mit eineiigen Drillingen
Im angesprochenen Fall gab es allerdings eine zusätzliche Komplikation. Der Tatverdächtige. so stellte sich heraus, war ein eineiiger Drilling. Die DNA von eineiigen Zwillingen oder Drillingen aber unterscheidet sich nicht wirklich voneinander. Allenfalls winzige Mutationen, sogenannte Heteroplasmien, in der mitochondrialen DNA, könnten, so die Hoffnung der Münsteraner Wissenschaftler, einen der Drillinge mit dem am Tatort gefundenen Haar in Verbindung bringen. Deshalb setzten sie eine spezielle Technik ein.
Heidi Pfeiffer: Eine verfeinerte Methode bereits ist dann das Klonieren. Man versucht also mit dieser Klonierungstechnik verschiedene DNA-Moleküle, die in diesem Gemisch aus normalen und mutierten Molekülen vorkommen, voneinander zu trennen und das geht natürlich mit der Klonierung besser, weil man eine saubere Isolierung vornehmen kann.
Doch selbst mit dieser neuen Technik ließ sich der Fall nicht lösen. Pfeiffer: Wir haben bestimmte Tendenzen feststellen können, also dass einer der drei besser zu dem Haar passt, aber wir haben eben auch große Variationsbreiten gefunden, innerhalb der Haare der drei Personen. Und damit kommt man vor Gericht nicht weit. Denn richtigerweise gilt hier der Grundsatz in dubio pro reo, im Zweifel für den Angeklagten.
Weitere Informationen im Haar
Erinnern Sie sich noch an Christoph Daum? Er war im Herbst 2000 Trainer von Bayer 04 Leverkusen und bereits als Bundestrainer der deutschen Fußballnationalmannschaft gesetzt, als ihm eine positiv getestete Haarprobe auf Kokain zum Verhängnis wurde. Im menschlichen Haar verbergen sich aber noch weit mehr Informationen als die über Drogenkonsum.
Zudem gibt es bei den einzelnen Aminosäuren individuelle Unterschiede. Es sind zwei Datensätze, die den Forschern als Basis ihrer Untersuchungen dienten. Der erste Datensatz sind Haarproben von 76 nicht miteinander verwandten Menschen europäischer, amerikanischer sowie afrikanischer Abstammung. Der zweite Datensatz entstand aus sechs verschiedenen Haarschaft-Proben von Verstorbenen, die von Archäologen auf alten Friedhöfen in London und Kent ausgegraben worden sind.
Diese Trefferquote reicht an die Präzision heutiger DNA-Analysen noch nicht heran. Das Ziel der Forscher ist jedenfalls gesetzt: In Zukunft soll ein einziges Haar ausreichen, um aus den über sieben Milliarden Erdbewohnern den Haarträger eindeutig zu identifizieren.
Fingerabdrücke verraten Essgewohnheiten
Die britische Polizei in West Yorkshire kann selbst latente Fingerabdrücke auswerten, die aus nur schwer sichtbaren Substanzen wie Drüsensekreten bestehen. Verraten Fingerabdrücke der Polizei nur die Identität der Täter? Nein, sie speichern sogar deren Essgewohnheiten.
Um an diese Informationen zu kommen, haben britische Wissenschaftler gemeinsam mit der Polizei in West Yorkshire ein Analyseverfahren auf Molekülebene entwickelt. Detlef Stoller ist Diplom-Photoingenieur.
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