Phân tích DNA pháp y (Forensic DNA Analysis)

• Xác định nghi phạm: So sánh DNA thu thập từ hiện trường vụ án với DNA của nghi phạm.
• Xác định nạn nhân: Xác định danh tính của nạn nhân không xác định được.
• Xác định quan hệ huyết thống: Sử dụng trong các vụ án liên quan đến huyết thống như xác định cha con.
• Giải oan cho người bị kết án oan: Phân tích lại bằng chứng DNA có thể giúp minh oan cho những người bị kết án oan.

Nguyên Lý

Phân tích DNA pháp y dựa trên nguyên lý mỗi cá nhân (ngoại trừ trường hợp sinh đôi cùng trứng) đều có một bộ DNA duy nhất. DNA được tìm thấy trong hầu hết các tế bào của cơ thể, bao gồm máu, tinh dịch, tóc, da, nước bọt và xương. Bằng cách phân tích các vùng DNA đặc thù, có tính biến đổi cao giữa các cá thể, gọi là các STR (Short Tandem Repeats), có thể tạo ra một “hồ sơ DNA” riêng biệt. Sự khác biệt về số lần lặp lại của các đoạn STR này ở mỗi cá nhân cho phép phân biệt họ với nhau với độ chính xác cao. Việc so sánh hồ sơ DNA từ hiện trường vụ án với hồ sơ DNA của nghi phạm hoặc cơ sở dữ liệu DNA có thể giúp xác định danh tính hoặc loại trừ nghi phạm.

Quy Trình

Một quy trình phân tích DNA pháp y điển hình bao gồm các bước sau:

1. Thu thập mẫu: Mẫu DNA được thu thập từ hiện trường vụ án (ví dụ: vết máu, tóc, mẫu vật sinh học) hoặc từ nghi phạm/nạn nhân. Việc thu thập mẫu đúng cách và tránh nhiễm bẩn là cực kỳ quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả phân tích.
2. Chiết tách DNA: DNA được tách chiết và tinh sạch từ mẫu vật. Quá trình này loại bỏ các thành phần không mong muốn khác trong mẫu, chẳng hạn như protein và các chất ức chế.
3. Định lượng DNA: Xác định lượng DNA thu được. Bước này giúp đảm bảo có đủ DNA để thực hiện các bước tiếp theo.
4. Khuếch đại DNA: Sử dụng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) để nhân bản các vùng DNA đặc thù, được gọi là STR (Short Tandem Repeats). STR là các đoạn DNA ngắn lặp lại nhiều lần. Số lần lặp lại của các STR này khác nhau giữa các cá thể.
5. Phân tích điện di mao quản: Các đoạn DNA được khuếch đại được phân tách theo kích thước bằng điện di mao quản. Kết quả điện di hiển thị các đỉnh tương ứng với các alen của STR.
6. So sánh hồ sơ DNA: Hồ sơ DNA thu được từ hiện trường vụ án được so sánh với hồ sơ DNA của nghi phạm hoặc cơ sở dữ liệu DNA.
7. Diễn giải kết quả: Kết quả so sánh được diễn giải để xác định khả năng trùng khớp giữa hai mẫu DNA. Kết quả này được trình bày dưới dạng xác suất thống kê.

STR (Short Tandem Repeats)

STR là các đoạn DNA ngắn, lặp lại nhiều lần. Ví dụ, một STR có thể có cấu trúc lặp lại như sau: (GATC)$^n$, trong đó $n$ là số lần lặp lại. Số lần lặp lại $n$ khác nhau giữa các cá thể. Phân tích STR là phương pháp phổ biến nhất trong phân tích DNA pháp y vì tính đa hình cao và khả năng phân tích từ các mẫu DNA bị phân hủy một phần.

Chỉ Số Trùng Khớp Ngẫu Nhiên (Random Match Probability – RMP)

RMP là xác suất một người ngẫu nhiên có cùng một hồ sơ DNA với mẫu DNA từ hiện trường vụ án. RMP càng thấp, bằng chứng DNA càng có giá trị trong việc xác định danh tính. Một RMP thấp cho thấy khả năng trùng khớp ngẫu nhiên là rất nhỏ, củng cố mạnh mẽ bằng chứng liên kết nghi phạm với hiện trường vụ án.

Hạn Chế

Mặc dù phân tích DNA pháp y là một công cụ mạnh mẽ, nó vẫn có một số hạn chế:

• Ô nhiễm mẫu: Mẫu DNA có thể bị ô nhiễm bởi DNA từ những người khác, ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Điều này có thể xảy ra trong quá trình thu thập, vận chuyển hoặc lưu trữ mẫu.
• Lượng DNA thấp: Trong một số trường hợp, lượng DNA thu được từ hiện trường vụ án rất ít, gây khó khăn cho quá trình phân tích hoặc dẫn đến kết quả không chính xác.
• Thoái hóa DNA: DNA có thể bị thoái hóa theo thời gian hoặc do các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời, làm giảm chất lượng của DNA và ảnh hưởng đến kết quả phân tích. DNA bị thoái hóa có thể khó khuếch đại và phân tích.
• Sự pha trộn DNA: Trong các mẫu có DNA từ nhiều nguồn khác nhau, việc phân tách và diễn giải hồ sơ DNA trở nên phức tạp hơn, có thể dẫn đến khó khăn trong việc xác định danh tính của từng cá nhân đóng góp vào mẫu.
• Chi phí và thời gian: Phân tích DNA pháp y có thể tốn kém và mất thời gian, đặc biệt là trong các trường hợp phức tạp.

Phân tích DNA pháp y là một công cụ mạnh mẽ trong việc điều tra tội phạm và xác định danh tính. Tuy nhiên, việc diễn giải kết quả phân tích DNA cần được thực hiện cẩn thận và kết hợp với các bằng chứng khác để đảm bảo tính chính xác và khách quan. Việc hiểu rõ các hạn chế của kỹ thuật này là rất quan trọng để tránh việc diễn giải sai lệch kết quả.

• Butler, J. M. (2015). Fundamentals of forensic DNA typing. Academic press.
• Jobling, M. A., & Gill, P. (2004). Encoded evidence: DNA in forensic analysis. Nature reviews genetics, 5(10), 739-751.

Câu hỏi và Giải đáp

Ngoài STR, còn những loại marker DNA nào khác được sử dụng trong phân tích DNA pháp y và ưu nhược điểm của chúng là gì?

Trả lời: Ngoài STR, một số marker DNA khác được sử dụng bao gồm:

• mtDNA: Ưu điểm: tồn tại với số lượng lớn, hữu ích khi DNA hạt nhân bị phân hủy. Nhược điểm: không thể phân biệt giữa các cá thể có quan hệ huyết thống theo dòng mẹ.
• Y-STRs: Ưu điểm: hữu ích trong các vụ án tấn công tình dục, xác định dòng họ nam. Nhược điểm: không thể phân biệt giữa các cá thể nam có quan hệ huyết thống gần gũi theo dòng cha.
• SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms): Ưu điểm: mật độ cao, hữu ích trong phân tích nguồn gốc tổ tiên, dự đoán đặc điểm ngoại hình. Nhược điểm: ít đa hình hơn STR, cần phân tích nhiều SNPs để đạt được độ chính xác cao.

Làm thế nào để đảm bảo tính khách quan và tránh thiên vị trong quá trình phân tích DNA pháp y?

Trả lời: Để đảm bảo tính khách quan, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình phân tích tiêu chuẩn, kiểm soát chất lượng chặt chẽ, sử dụng các phương pháp thống kê phù hợp để diễn giải kết quả, và tránh các yếu tố chủ quan có thể ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Mù đôi (double-blind) là một phương pháp hữu ích, trong đó người phân tích không biết nguồn gốc của mẫu DNA.

Kỹ thuật PCR đóng vai trò như thế nào trong phân tích DNA pháp y?

Trả lời: PCR là kỹ thuật cốt lõi trong phân tích DNA pháp y. Nó cho phép nhân bản số lượng DNA từ một mẫu nhỏ lên hàng triệu lần, giúp cho việc phân tích các marker DNA trở nên khả thi, đặc biệt là khi lượng DNA thu được từ hiện trường vụ án rất hạn chế.

Chỉ số trùng khớp ngẫu nhiên (RMP) được tính toán như thế nào và ý nghĩa của nó trong việc đánh giá bằng chứng DNA?

Trả lời: RMP được tính toán dựa trên tần số alen của các STR trong quần thể. Nó thể hiện xác suất một người ngẫu nhiên có cùng hồ sơ DNA với mẫu DNA từ hiện trường. RMP càng thấp (ví dụ: 1 trên 1 tỷ), bằng chứng DNA càng có giá trị trong việc xác định danh tính, cho thấy khả năng trùng khớp ngẫu nhiên là rất thấp.

Những thách thức hiện nay và hướng phát triển trong tương lai của phân tích DNA pháp y là gì?

Trả lời: Một số thách thức hiện nay bao gồm: phân tích DNA từ các mẫu vật phức tạp (hỗn hợp DNA, DNA bị phân hủy), phân tích DNA nhanh chóng tại hiện trường, và đảm bảo quyền riêng tư của thông tin di truyền. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm: ứng dụng NGS, phân tích DNA dự đoán đặc điểm ngoại hình, phân tích DNA từ các loại tế bào khác (ví dụ: tế bào vi khuẩn trong microbiome), và phát triển các cơ sở dữ liệu DNA toàn cầu.