DNA v službách kriminalistov – páchatelia ani po desaťročiach nemôžu mať istotu, že nebudú odhalení

DNA analýza usvedčuje páchateľa trestného činu. O čo vlastne ide?  

Článok je súčasťou rubriky Veda, výskum – naša šanca.

Genetická výbava človeka

Od druhej polovice 80. rokov minulého storočia začali významne pribúdať poznatky o organizácii a štruktúre genetickej výbavy (DNA) človeka (genómu). Súčasne nastal aj obrovský rozvoj metód výskumu DNA. Vyústením tohto vývoja bolo spustenie jedného z najväčších vedeckých projektov v histórii, Projektu ľudského genómu (HGP – Human Genom Projekt) v roku 1990.

Cieľom projektu bolo prečítať postupnosť stavebných jednotiek (nukleotidov) ľudskej DNA. USA dotovali tento projekt 3 miliardami dolárov. Do projektu bolo zapojených viac ako 20 pracovísk z celého sveta. Veľká väčšina ľudskej DNA (92 %) bola prečítaná do roku 2003 (k 50. výročiu objavenia štruktúry DNA). Zvyšné oblasti boli dokončené až v roku 2022.

Štruktúra ľudskej DNA – polymorfizmy

Vďaka týmto výskumom dnes vieme, že v našej genetickej výbave sa nachádzajú rôzne typy postupnosti stavebných jednotiek, ktoré sú usporiadané do rôznych funkčných a štrukturálnych motívov. Samotné gény, ktorých je približne 20 000, tvoria asi len 2 % z celkového počtu 3,2 miliardy stavebných jednotiek.

O úlohe ostatných štruktúr sa vedelo málo, dokonca v minulosti sa považovali za balastnú DNA (z angličtiny „junk DNA“). Dnes vieme, že veľká časť z nich má rôzne regulačné funkcie pri prejave génov. Stále však ostáva cca 40 – 45 % genómu, ktorý je tvorený rôzne dlhými opakujúcimi sa sekvenciami nukletidov (motívov). Dĺžka základného motívu sa môže meniť od 1 nukleotidu až po niekoľko stovák.

Z hľadiska kriminalistiky sú však zaujímavé 2 typy takých opakovaní. VNTR (Variable Number of Tandem Repeats) a STR (Short Tandem Repeats). Pri VNTR sa tandemovo opakuje v rôznych miestach (lokalizáciách) genetickej výbavy človeka určitá základná sekvencia (motív) dlhá 7 až niekoľko desiatok nukleotidov. Pri STR je dĺžka základného motívu 1 až 6 nukleotidov. Na obrázku 1 je schematické znázornenie STR s opakujúcim sa motívom „CAG“.

Ich hlavná výhoda pre kriminalistiku je v tom, že počty opakovaní v ľudských populáciách sú veľmi variabilné, polymorfné (preto sa volajú polymorfizmy). To znamená, že rôzni jedinci v populácii môžu mať na jednotlivých miestach v genóme (lokusoch) rozdielny počet opakovaní. Samozrejme, jeden jedinec môže mať len kombináciu 2 počtov, keďže DNA v našich telových bunkách je prítomná v 2 kópiách (jedna kópia od matky a jedna od otca).

Polymorfizmy typu VNTR boli objavené u človeka ako prvé anglickým genetikom Alecom Jeffreysom (nar. 1950) v roku 1984, a aj využité v kriminalistike ako prvé. STR polymorfizmy boli objavené začiatkom 90. rokov, v súvislosti s riešením Projektu ľudského genómu.

Rozvoj metód analýzy DNA polymorfizmov

Prvou metódou analýzy VNTR polymorfizmov bola metóda membránovej hybridizácie. Pri tejto metóde sa DNA štiepi enzýmami na kratšie fragmenty, separuje podľa dĺžky v elektrickom poli 3 a je prenesená na membránu. Následne sú jednotlivé fragmenty identifikované tzv. DNA sondami, značenými najčastejšie izotopom a zviditeľnené na rtg filme. Výsledkom analýzy je rebrík pruhov (fragmentov), pripomínajúci čiarový kód na tovaroch.

Rozmiestnenie a vzájomné vzdialenosti medzi pruhmi sú jedinečné a charakteristické pre každého jedinca (obrázok 2). Tento obrázok Jeffreys nazval ako „DNA odtlačok“. Táto metóda dávala obraz len o všetkých VNTR polymorfizmoch so spoločným základným motívom, ale nerozlíšila jednotlivé VNTR polymorfizmy, rozmiestnené v rôznych oblastiach ľudského genómu.

V súčasnosti sa táto metóda už nevyužíva. Jednak pre vyššie uvedený dôvod a jednak preto, že vyžadovala pomerne veľké množstvo (okolo 5 mikrogramov) nedegradovanej DNA. V kriminalistických prípadoch sa mnohokrát taká DNA nedá získať.

Výrazné vylepšenie detekcie VNTR polymorfizmov priniesol objav PCR reakcie americkým biochemikom Kary Mullisom (1944-2019) v roku 1983. Pomocou vhodne zvolených štartérov možno vymedziť miesto, kde sa príslušný VNTR polymorfizmus nachádza. Následne sa ten úsek namnoží enzýmom na také množstvo, aby sa počty opakovaní dali jednoducho separovať a zviditeľniť jednoduchým zafarbením (teda bez požitia izotopu).

Použitím dĺžkového štandardu sa dajú priamo odčítať počty opakovaní v danom VNTR. Na opis tzv. DNA profilu jedinca sa používajú skutočné počty opakovaní v danom polymorfizme (obrázok 3). Napr. v dráhe č. 1, DNA profil 5/3 znamená, že daný jedinec má jednu kópiu s počtom opakovaní 5, a druhú kópiu s počtom opakovaní 3 základného motívu.

Možnosť rozlíšenia jednotlivých VNTR polymorfizmov je veľmi významná. Takto môžeme stanoviť rozšírenie jednotlivých DNA profilov v danej populácii. Medzi populáciami totiž môžu byť významné rozdiely. Z týchto údajov je potom možné vypočítať pravdepodobnosť, že náhodne vybraní dvaja jedinci z populácie majú rovnaký DNA profil. Pôvodná metóda Jeffreysa to neumožnila. Naviac potrebné množstvo DNA na analýzu je niekoľko rádov nižšia. Stačí okolo 5-50 nanogramov DNA, ktorá môže byť aj čiastočne degradovaná, lebo sa analyzujú kratšie fragmenty DNA (niekoľko 100 nukleotidov dlhé).

V súčasnosti sa v kriminalistike (ale aj v iných aplikáciách) už prakticky výlučne využívajú STR polymorfizmy. Keďže je dĺžka opakovaného motívu kratšia, je kratšia aj dĺžka analyzovaného fragmentu DNA. Teda DNA môže byť viac degradovaná, čo sa v kriminalistických vzorkách vyskytuje často. Ďalšou výhodou analýzy STR polymorfizmov je, že postačí 0,5 – 2,0 nanogramov DNA. To predstavuje len 100 až 200 buniek, voľným okom prakticky neviditeľný počet.

Databázy DNA profilov

Možnosť opisu DNA profilu jedinca číslicami (alfanumericky) rýchlo viedlo k založeniu elektronických databáz. Z praxe je známe, že veľkú časť závažných trestných činov spáchajú recidivisti, už aspoň raz odsúdení za také alebo podobné trestné činy. Keď je ich DNA profil uložený v databáze, významne sa môže zvýšiť objasnenosť trestných činov. Okrem toho sa do databázy dajú ukladať aj DNA profily biologických stôp, zaistené na mieste činu ešte z neuzavretých prípadov. To zase umožňuje usvedčenie páchateľov aj desaťročia po ich čine.

Prvá DNA databáza, CODIS (Combined DNA Identification System), bola založená v USA a je spravovaná FBI. Postupne boli zriadené databázy aj v iných štátoch. Na Slovensku bolo zriadenie DNA databázy schválené parlamentom 17. mája 2002 a plnenie DNA profilmi sa začalo v roku 2004. Tieto databázy fungujú na systéme CODIS. Štáty zapojené do CODIS môžu vyhľadávať DNA profily zadarmo.

Aby bolo možné DNA profily porovnávať, musia sa testovať rovnaké STR polymorfizmy. Zo začiatku systém obsahoval 13 STR polymorfizmov. Testovanie takého počtu STR zabezpečí, že náhodná zhoda DNA profilu dvoch rôznych jedincov je na úrovni 1 ku 10 na sedemnástu, teda prakticky nulová. Od roku 2017 sa odporúča testovať 20 STR polymorfizmov.

Prvý prípad využívania DNA analýzy v kriminalistike vo svete

Prvá DNA analýza v kriminalistike bola uskutočnená v rokoch 1986-1987 v prípade vraždy a sexuálneho zneužitia dvoch dievčat v Anglicku. Analýzu uskutočnil sám Alec Jeffreys, objaviteľ VNTR polymorfizmov v ľudskej DNA. Zo spermií zaistených z výteru pošiev oboch zavraždených zistil, že majú rovnaký DNA profil, teda páchateľom je jedna a tá istá osoba.

K vražde sa priznal jeden mentálne postihnutý mladý muž. Jeho DNA profil sa však nezhodoval s DNA profilom zo spermií, bol teda vylúčený. Následne boli oslovení muži z oblasti, kde sa vraždy stali, aby dobrovoľne podstúpili DNA analýzu. Bolo analyzovaných okolo 4500 mužov. Táto analýza však vraha neodhalila. V roku 1987 sa však v miestnej krčme jeden muž preriekol, že namiesto seba poslal na odber krvnej vzorky niekoho iného. Následne bol políciou zadržaný. Jeho DNA profil sa zhodoval s DNA profilom zo zaistených spermií. Alec Jeffreys vtedy ešte používal metódu „DNA odtlačkov“.

Využívanie DNA analýzy v ČSFR

Prvý prípad DNA analýzy v kriminalistike v ČSFR sme uskutočnili na našom pracovisku (spoločné laboratórium Slovenskej akadémie vied a Prírodovedeckej fakulty UK) v roku 1990. Vtedy sme už používali analýzu VNTR pomocou PCR reakcie.

V apríli 1990 boli v dedinke Klučov brutálne zavraždené a sexuálne zneužité 3 ženy, matka a jej 2 dcéry. Zo zaistených výterov spermií sme stanovili DNA profil páchateľa. Následne sme postupne vyšetrili DNA profily 9 podozrivých mužov. Ani jeden DNA profil sa nezhodoval s DNA profilom stanovenom zo spermií. S prípadom sa nepodarilo pohnúť dlhé roky.

Páchateľ bol nakoniec po 13 rokoch usvedčený. V roku 2003 bol zadržaný recidivista, ktorý znásilňoval ženy. Jeho DNA profil bol porovnaný s DNA profilmi, uloženými v českej DNA databáze. Našla sa zhoda s DNA profilom zo spermií zaistených zo zavraždených žien. Na základe tohto dôkazu bol právoplatne odsúdený. Aj v tomto prípade sa ukázalo, aký význam majú národné databázy DNA profilov pri objasňovaní trestných činov aj po dlhej dobe od vlastného skutku.

Prvý usvedčený vrah v Čechách

Prvého vraha v ČSFR, ktorý brutálne zavraždil a sexuálne zneužil študentku na toalete internátu v Brne, sme usvedčili tiež v roku 1990. Študentka bola usmrtená mnohými ranami nožom. Na mieste činu bolo všade plno krvi. Niekoľko kvapiek sa však nachádzalo atypicky lokalizovaných na kachličkách. To naznačovalo, že eventuálne by mohli pochádzať od samotného vraha, ktorý sa možno pri útoku tiež poranil.

V blízkosti miesta činu býval jeden recidivista, nedávno prepustený z väzenia. Keď ho polícia vyhľadala, zistila, že má poranenú ruku. DNA analýza potvrdila, že jeho DNA profil je totožný s DNA profilom krvných škvŕn na kachličkách. Na základe tohto dôkazu bol právoplatne odsúdený na 23 rokov väzenia.

Prvý prípad na Slovensku

Na Slovensku bol prvým prípadom, kde DNA analýza poskytla rozhodujúci dôkaz, prípad najväčšieho sériového vraha v histórii Slovenska, Ondreja Riga (obrázok 4). Rigo zavraždil 9 ľudí (8 žien a 1 chlapca). Obete usmrtil ranami ťažkým predmetom do hlavy. Ženy následne pohlavne zneužil.

Na prípade sme pracovali v rokoch 1990 až 1992. Najprv sme zo spermií zaistených z pošvy jednej zo zavraždených žien stanovili DNA profil páchateľa. Následne sme postupne analyzovali DNA 9 podozrivých mužov. Všetci však mali odlišný DNA profil ako páchateľ vrážd.

Riga prvý raz predviedli na políciu v septembri 1991, no zadržaný nebol ako podozrivý z vrážd. Polícia ho zaistila na základe telefonátu manželského páru, že v blízkosti ich obydlia sa pohybuje podozrivá osoba a nazerá do prízemných bytov. Polícia ho zaistila a zobrala na výsluch. Odobrali mu aj krv a poslali nám na analýzu. Tá ukázala, že jeho DNA profil sa zhoduje DNA profilom, stanoveným zo spermií zaistených z pošvy jednej zavraždenej. To bol prvý dôkaz, že vrahom je Rigo.

Pre nedostatok ďalších dôkazov (a možno vtedy vyšetrovatelia ešte veľmi neverili DNA analýze) bol prepustený. V noci 4. marca 1991 sa stala ďalšia vražda, ktorá niesla rukopis predošlých vrážd. Kriminalisti hneď ráno na druhý deň zadržali Riga na jeho pracovisku. Na nohaviciach mal krvné škvrny. DNA profil týchto krvných škvŕn sa zhodoval s DNA profilom zavraždenej. Krvné škvrny sa na jeho nohavice dostali, keď brutálnym spôsobom rozmliaždil hlavu obete. Bol to ďalší, nezávislý dôkaz, že sériovým vrahom je Rigo.

Prvé vraždy Rigo spáchal v zahraničí, v Nemecku a v Holandsku. Jeho krvná vzorka bola zaslaná aj do týchto štátov. Tamojší kriminalisti tiež potvrdili, že jeho DNA profil sa zhoduje s DNA profilom, stanovenom z výterov spermií z pošiev zavraždených žien. To bol tretí nezávislý dôkaz proti Rigovi na základe analýzy DNA.

Výhody DNA analýzy

• rovnaká DNA sa nachádza v každej bunke (okrem červených krviniek), preto je na analýzu možné použiť ľubovoľné bunky a tkanivá, nielen krv,
• je pomerne odolná voči degradácii, a preto je možné analyzovať aj tkanivá nájdené po mnohých rokoch aj desaťročiach,
• variabilita STR polymorfizmov je taká vysoká, že po vyšetrení sady CODIS polymorfizmov je náhodná zhoda DNA profilov 2 jedincov prakticky nulová (1 : 10 na sedemnástu) – okrem jednovaječných dvojčiat,
• možnosť analýzy z minimálneho množstva biologickej vzorky,
• vylúčenie neprávom obvinených z trestných činov,
• vysoká miera presnosti a spoľahlivosti.

Na záver

Je nesporné, že rapídny rozvoj metód štúdia genetickej výbavy človeka v ostatných rokoch a získané vedecké poznatky o jej organizácii a štruktúre dali do rúk forenzným genetikom účinný nástroj pri odhaľovaní páchateľov závažných trestných činov.

Nezanedbateľná je aj jej úloha pri zbavovaní viny neprávom podozrievaných a obvinených (dokonca už aj odsúdených) osôb z trestných činov, ktoré nespáchali. Podľa odhadov expertov zvýšila DNA analýza objasnenosť závažných trestných činov až o 30 %.

prof. RNDr. Ľudevít Kádaši, DrSc., akademik Učenej spoločnosti Slovenska

• Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta
• Biomedicínske centrum SAV
• humánny molekulárny genetik
• so svojím tímom zaviedol DNA analýzu do kriminalistickej praxe, vypracoval a zaviedol DNA diagnostiku do každodennej medicínskej praxe
• predseda Slovenskej spoločnosti lekárskej genetiky v rokoch 2002 – 2018.
• v rokoch 1992 – 2025 súdny znalec v odbore genetika, odvetvie analýza DNA