Dossier
Gene und Verbrechen
Am Tatort nach Spuren von Erbgut zu suchen, ist für die Polizei mittlerweile zum Standard geworden. Knapp 800.000 Datensätze hat das Bundeskriminalamt schon gesammelt. Schon jetzt können aus ihnen Merkmale über die Personen herausgelesen werden, der genetische Fingerabdruck könnte zum genetischen Phantombild werden. In England helfen die Gene nicht nur bei der Aufklärung, sondern auch bei der Verhinderung von Straftaten. Wie das Ermittlungsdebakel um das "Phantom von Heilbronn" allerdings zeigt, können DNA-Spuren auch in die Irre führen. In diesem Dossier lesen Sie, welche Rolle die Gene in der Polizeiarbeit spielen, was in Zukunft möglich ist und was nicht.
Mit PCR kleinste Spuren vervielfältigen
Am Tatort reichen kleinste Spurenmengen aus, um eine Person zu identifizieren. Aus einem Stück Haar oder einer winzigen Hautschuppe lässt sich DNA isolieren. Auf ihr finden sich bestimmte kurze kurze Abschnitte, die Short-tandem-repeats (STRs). Sie werden für die Analyse zunächst einmal vervielfältigt Die so erhaltenen DNA-Stücke werden wie gehabt in einem Sequenziergel aufgetrennt und erzeugen dort durch Silber- oder Fluoreszenzmarkierung farbige Linien, die je nach Darstellungsart als Banden oder Peaks bezeichnet werden. Mittlerweile können bis zu 16 STRs in einem einzigen Gefäß gleichzeitig vervielfältigt werden und damit ein kompletter genetischer Fingerabdruck angefertigt werden, der ja aus 15 STRs besteht. Das Risiko von Verunreinigungen und Verwechslungen ist damit erheblich gesunken.
Dieser Film besingt die Vorzüge der biotechnologischen Methode PCR, die in Laboren zur Vervielfältigung einzelner Erbgutabschnitte benutzt wird. Produziert wurde der Film von einer Firma, die PCR-Geräte herstellt.Quelle: Bio-Rad / YouTube
Ein Enzym sorgt für Millionen von DNA-Kopien
Vervielfältigt werden die STRs mit einer Methode, die zu den wichtigsten Werkzeugen der modernen Molekularbiologie gehört: die Polymerasekettenreaktion (englisch "polymerase chain reaction" oder PCR). Mit nur einem einzelnen winzigen Abschnitt des Erbguts lassen sich nämlich aufgrund seiner geringen Größe Nachweise schlecht durchführen, die Reaktionen sind zu mickrig, ganz abgesehen davon, dass das Fragment beschädigt werden könnte. Deshalb werden bei DNA-Untersuchungen die zu untersuchenden Abschnitte generell erst einmal tausendfach kopiert. .
Die Polymerase-Kettenreaktion wurde 1983 von Kary Mullis entdeckt. Dabei wird der Doppelstrang der DNA, auf der die zu kopierende Sequenz liegt, zunächst durch langsames Erhitzen auf 94 °C in die beiden Einzelstränge aufgetrennt. Dann setzt man zwei kurze DNA-Abschnitte (Primer) zu, die den Start und Endpunkt des zu kopierenden Abschnitts markieren, indem sie sich auf Anfang und Ende der gewünschten Sequenz setzen. Jetzt kommt die DNA-Polymerase zum Einsatz. Sie fügt an die von den Primern markierte Sequenz die jeweils passenden DNA-Bausteine an, die zuvor hinzugegeben wurden. Die Sequenz ist kopiert. Wiederholt man diesen Vorgang immer wieder, entstehen von selbst Millionen identische Kopien der DNA-Sequenz. Dieser Kettenreaktion verdankt die Methode ihren Namen. Der bei der Methode verwendete Typ von DNA-Polymerase ist die so genannte Taq-Polymerase, die das wiederholte Erhitzen toleriert.
