Развитие криминалистики в современном мире неотделимо от разработки новых направлений в исследовании вещественных доказательств. Этот процесс способствует улучшению качественных подходов к расследованию преступлений и повышению эффективности правосудия.
Основным научным достижением последних десятилетий стала разработка и внедрение в практику борьбы с преступностью нового направления - генетической идентификации личности, в основе которой лежат методы ДНК-анализа следов биологического происхождения (таких, как следы крови, слюны, спермы, волосы и др.), обнаруженных при производстве следственных действий.
Исторически первым методом ДНК-анализа стал предложенный Алексом Джеффрисом в 1984 году метод анализа полиморфизма VNTR-локусов ДНК (от англ. Variable Number Tandem Repeat), относящихся к классу так называемых минисателлов - полиморфных локусов с длиной повтора от 15 до 100 пар нуклеотидов.
Несмотря на высокую эффективность метода анализа полиморфизма VNTR-локусов, его использование в расследовании преступлений было возможно только при условии исследования достаточно большого количества ДНК и практически исключало такую возможность в случаях исследования деградированной ДНК, выделенной из давних биологических следов и трупного материала, подвергшихся естественному разложению под воздействием различных биологических и физико-химических факторов. Помимо этого, основной проблемой при оцифровке и дальнейшем хранении полученных в результате VNTR-анализа данных было нечеткое деление полос ДНК при гель-электрофорезе. Тем не менее, анализ VNTR-локусов широко использовался в криминалистике и сыграл в свое время значительную роль в идентификации подозреваемых и обвиняемых.
В конце XX века анализ полиморфизма VNTR-локусов уступил место более эффективному методу - STR-анализу (от англ. - Short Tandem Repeat) - коротких тандемных повторов (длиной от 3 до 7 пар нуклеотидов), именуемых в микробиологии микросателлитами. В отличие от минисателлитов, для их анализа исследователю требуется гораздо меньшее количество биологического материала, содержащего ДНК. Данное обстоятельство является важным, поскольку на практике при производстве осмотра места происшествия очень часто обнаруживаются биологические объекты, содержащие малые количества ДНК. Кроме этого, поскольку размеры STR-аллелей меньше, они более устойчивы к деградации и разрушению, чем более длинные последовательности макромолекулы.
Вместе с тем, как уже упоминалось нами ранее, применение е STR-локусов для ДНК-идентификации личности имеет некоторые серьезные недостатки, одним из которых является их зависимость от расовых и национальных особенностей индивида и невозможность получения цифровых данных о ДНК-полиморфизме.
Ситуация с оцифровкой STR-локусов обстоит несколько иначе. Поскольку фрагменты ДНК, которые нужно амплифицировать, имеют небольшую длину, это дает возможность точно определить количество нуклеотидов в каждом из этих фрагментов при помощи высоковольтного гель-электрофореза, а затем оцифровать полученные данные и хранить их в форме двоичных кодов. Современные базы данных ДНК во всем мире используют систему CODIS, которая основана именно на оцифровке STR-локусов, что позволяет быстро и точно сравнивать образцы ДНК с уже имеющимися в базах данных для установления личности или связи между преступлениями.
С начала использования полногеномного секвенирования ДНК, ученые обнаружили наличие в STR-локусах других типов полиморфизма ДНК. Одним из них является SNP-полиморфизм (от англ. - Single Nucleotide Polymorphism, читаемый как «снип»), претендующий на роль маркеров третьего поколения. Однонуклеотидный полиморфизм – это отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C) в геноме, то есть замены одного нуклеотида на другой, которые когда-то появились в результате мутаций, а потом распространились в популяциях человека. Современные научные методы позволяют легко обнаруживать эти изменения, что стало причиной все большего использования ОНП в генетических исследованиях в качестве маркеров.
Снипы обладают огромным преимуществом перед STR-локусами. Во-первых, они характеризуются более стабильным уровнем наследования, что позволяет использовать их для анализа даже сильно фрагментированной ДНК. Во-вторых, однонуклеотидный полиморфизм, по сравнению с STR-локусами, позволяет обеспечить более высокий уровень оцифровки полученных данных, поскольку в ДНК невозможно обнаружить новые нуклеотиды или изменить каким-либо образом число аллельных комбинаций двух полиморфных нуклеотидов.
Международный консорциум «Штрихкод жизни», основанный в 2004 году, поставил в свое время цель по созданию библиотеки «ДНК-штрихкодов» для всех видов известных растений. Суть данного проекта заключалась в возможности определения видовой принадлежности растений путем прочтения одного и того же участка генома каждого из них. Это стало возможным благодаря разработанной консорциумом процедуре, получившей название «ДНК – баркодинг».
ДНК – баркодинг (ДНК – штрихкодирование) - один из современных методов молекулярной идентификации, в основе которого лежит возможность решения вопроса о принадлежности живого организма к определенной группе или виду (таксону) по коротким генетическим маркерам в его ДНК. Изначально он использовался для определения видовой принадлежности растений только в рамках проекта «Штрихкод жизни», но впоследствии стал универсальным при установлении видовой принадлежности любых представителей флоры и фауны, а также для мониторинга их биологического разнообразия. К примеру, ДНК – штрихкодирование может применяться для определения вида растения по его листьям, идентификации личинок насекомых, определения рациона питания животных и многих других задач.
В настоящее время анализ однонуклеотидного полиморфизма уже начал апробироваться и для решения задач по раскрытию и расследованию преступлений. ДНК – баркодирование объектов флоры и фауны может использоваться в рамках производства молекулярно-генетических экспертиз при раскрытии и расследовании экологических преступлений (незаконной добыче (вылове) водных биологических ресурсов, незаконной охоте и др.), когда на месте происшествия, на орудиях преступления или одежде подозреваемого обнаруживаются биологические следы животных.
Основная концепция штрихкодирования ДНК проста: образец неизвестной таксономической группы может быть отнесен к уже известной путем предварительного секвенирования и последующего сравнения определенной области ДНК (штрихкода) с уже имеющимися в референтной базе данных и содержащими те же области ДНК, что и исследуемый образец.
Поскольку на генетическом уровне люди не многим отличаются от представителей флоры и фауны, технологии баркодирования вполне применимы и для генома человека. В криминалистике для идентификации личности, а также в целях геномной регистрации ДНК – штрихкодирование лучше всего проводить на основе SNP-полиморфизма. При этом генетический штрихкод может быть сформирован посредством последовательно расположенных ячеек снипов, выбранных в качестве панели и быть представленным в виде цифровой линейной записи.
В основе принципа оцифровки снипов лежит процедура присвоения цифрового кода условной ячейке SNP. Наличие нуклеотида обозначается цифрой «1» и графически отображается черной зоной в ячейке, а его отсутствие - цифрой «0» и соответствующей белой зоной. Следовательно, генетический штрихкод можно представить как непрерывную линейную запись из «нулей» и «единиц». Далее ячейки снипов подвергают процедуре бинарного кодирования (например, АА - 1000, СС - 0100, GG - 0010, ТТ - 0001, АС - 1100, AG - 1010, АТ - 1001, CG - 0110, СТ - 0101, GT - 001) и регистрируются в базе данных ДНК. Для использования в практической работе правоохранительных органов таких данных, информация может быть представлена как в виде линейного штрихкода, так и переводиться и храниться в формате QR-кода.
Ученые из института биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН предложили весьма эффективный способ генетического штрихкодирования, основанный на полиморфизме однонуклеотидных замен и обеспечивающий безусловную ДНК-идентификацию личности. Ими также был создан экспериментальный прототип банка данных генетических штрихкодов и написана компьютерная программа «CodeGEN», обеспечивающая ввод данных, их поиска и сравнительного анализа.
Для создания ДНК – штрихкодов на основе снипов, по мнению ученых, необходимо использовать генетически несцепленные между собой тетрааллельные SNP, расположенные в разных аутосомах (парных хромосомах, одинаковых у мужчин и женщин). При этом количество тетрааллельных SNP должно составить не менее 24-х. Для снипов с максимальным полиморфизмом это позволит обеспечить септиллион (1024) различных комбинаций, что в 14 раз превышает все население Земли.
По результатам одного из исследований, проведенного для небольшой моноэтнической группы индивидов, учеными были выявлены полиморфные нуклеотиды в 24 снипах и созданы генетические штрихкоды, сравнительный анализ которых показал, что каждый человек из этой группы имеет свой индивидуальный штрихкод.
Генетическое штрихкодирование позволит в будущем использовать его в качестве дополнительной характеристики лица при противодействии преступности, а также упорядочить учет ДНК лиц, подлежащих обязательной геномной регистрации. Особую значимость генетические штрихкоды и базы данных по ним могут приобрести при идентификации тел погибших без использования для анализа ДНК родственников.
Формирование базы данных геномной информации на основе SNP- анализа может иметь значительный потенциал в криминалистической идентификации личности. Процедура ДНК – баркодирования станет актуальной в случае проведения в перспективе всеобщей геномной регистрация населения.
Однако несмотря на перспективу дальнейшего использования SNP-анализа в криминалистической идентификации, следует учитывать, что Федеральная база данных геномной информации (ФБДГИ) в России функционирует в формате международной системы CODIS, информационный массив которой формируется на основе STR-локусов, а не SNP. В случае перехода к работе с SNP-локусами ФБДГИ может потерять совместимость с базами данных других стран, что осложнит сотрудничество в области геномных исследований и борьбы с преступностью. Поэтому необходимо внимательно оценить все плюсы и минусы перехода к новой системе работы с геномной информацией, учитывая как национальные, так и международные интересы.