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Anwendungen der PCR

PCR-Diagnostik in der Forensik

Abb.1
Spermien unter dem Mikroskop

Die Entdeckung der PCR1) eröffnete völlig neue Möglichkeiten in der forensischen Spurenanalyse, die zuvor auf gut erhaltene, größere Mengen an DNA2) in Blut-, Speichel- oder Spermaspuren angewiesen war, um die Identität eines Täters oder einer Leiche festzustellen. Heute reicht schon weniger als ein Nanogramm an DNA aus, um eine DNA-Probe sicher einer Person zuzuordnen - das entspricht einer DNA-Menge von nur etwa 15 diploiden3) Zellen. Selbst bei bereits verwesten Leichen ist eine DNA-Analyse oft noch möglich.

Zur Identifizierung eines Menschen aufgrund seines DNA-Profils werden die so genannten short tandem repeats (STRs) analysiert. Diese bestehen aus kurzen, mehrfach wiederholten DNA-Abschnitten, die in bestimmten Bereichen des Chromosoms liegen und nicht in Proteine übersetzt werden. Von Mensch zu Mensch unterscheidet sich die Anzahl der Wiederholungen und damit die Länge dieser Sequenzen. Mit der Bestimmung von acht verschiedenen STRs, kombiniert mit einem Geschlechtsmarker, ist ein Mensch mit annähernd 100%iger Sicherheit charakterisiert. Der Geschlechtsmarker dient der eindeutigen Zuordnung einer DNA-Probe zu einem Mann oder einer Frau, die entsprechenden Genabschnitte für diesen Marker sind auf einem X- oder Y-Chromosom lokalisiert. Seit 1998 existiert eine zentrale Datenbank beim Bundeskriminalamt (BKA), in der DNA-Profile gespeichert werden (DNA-Analyse-Datei oder DAD).

Neben der Identifizierung kann die PCR in der Forensik auch eingesetzt werden, um Todesart und Todeszeitpunkt zu bestimmen. Mit Hilfe der molekularen Autopsie lassen sich bestimmte Gendefekte des Toten nachweisen, die z.B. einen plötzlichen Herztod plausibel machen. Der Todeszeitpunkt wird häufig auf der Basis von Insektenmaden eingegrenzt (forensische Entomologie). Je weiter der Tod in der Vergangenheit liegt, desto stärker ist eine Leiche von unterschiedlichen Insektenarten besiedelt. Schon lange vor der Entwicklung der PCR galten Maden als wichtige Anzeiger des Todeszeitpunkts - dieser Zusammenhang ist etwa seit dem 18. Jahrhundert in der Rechtsmedizin anerkannt. Mit der PCR-Analyse der insektenspezifischen Genexpression lässt sich der Zeitpunkt des Todes noch präziser einordnen.

Die Grenzen der PCR-Analyse

Abb.2
Blutstropfen

Mit der PCR lassen sich, was noch vor 20 Jahren undenkbar war, kleinste DNA-Mengen untersuchen. Aber auch diese Methode hat ihre Grenzen, wenn beispielsweise in einer DNA-Probe genetisches Material von mehr als drei Personen vorliegt oder wenn in einer Mischprobe eine der DNAs nur zu 10 % vorhanden ist. Auch bei Proben zu stark verwesten Leichen ist die PCR mitunter nicht mehr möglich. Die DNA ist hier schon weitgehend abgebaut, so dass die DNA-Fragmente nicht mehr die für eine PCR erforderliche Länge von 100-200 Basenpaaren aufweisen.

In diesem Fall wird statt der chromosomalen DNA die mitochondriale DNA (mtDNA) zur Analyse eingesetzt. Diese kleine ringförmige DNA ist aufgrund ihrer geringen Größe stabiler als eine in Chromosomen verpackte DNA und kommt mit 100 bis 10.000 Kopien in einer Zelle sehr viel häufiger vor als die Chromosomen. Für Verwandtschaftsanalysen der mtDNA ist aber zu berücksichtigen, dass Mitochondrien immer von der Mutter vererbt werden, da nur die Eizelle ihre Mitochondrien an den Nachwuchs weitergibt.

Weiterführende Informationen

Dossier "Blutiger Beweis - Wie arbeiten Rechtsmediziner wirklich?"

1)PCR: polymerase chain reaction
2)DNA: Desoxyribonucleinsäure
3)Zellen mit doppeltem Chromosomensatz.
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