SÄTRTYCK UR KRIMINALTEKNIK NR 1-2005
Hur går en DNA-analys till?
DNA utmålas ofta som det senaste undermedlet när det
gäller att sätta fast brottslingar. Men vad är det som analyseras och hur går en kriminalteknisk DNA-analys till?
Här får vi följa spårets väg från ett “vanligt” villainbrott, genom handläggningar och analyser hos polis och
SKL fram till att en gärningsman har hittats.
V
id villainbrottet var det mycket som var omkringstökat.
Kriminalteknikern från polisens tekniska rotel får en hel
del att arbeta med. En sak fångar särskilt hans uppmärksamhet: En halvdrucken läskedrycksflaska bredvid kylskåpet. En
koll med villaägaren bekräftar att den flaskan inte stod där
när han lämnade villan på morgonen. Alltså är det troligt att
inbrottstjuven har druckit ur den.
Kriminalteknikern tar fram en BioPack, som är påse och
tops specialkonstruerade för att säkra biologiska spår. Han
topsar av flasköppningen, i hopp om att säkra lite saliv/sekret
och lägger tillbaka topsen i påsen samt fyller i etiketten på
framsidan.
Tillbaka på roteln skickar han via IntraPolis, som är polisens intranät, en digital begäran om DNA-undersökning till
SKL Han begär undersökning K12 som är sekret. När han
trycker på knappen “Skicka” sänds nu denna begäran från
kriminalteknikerns dator rakt in i ärendehanteringssystemet
Forum på SKL.
Samtidigt skrivs denna begäran om undersökning ut på
en vanlig skrivare på den tekniska roteln. Som följesedel bifogar han denna utskrift till SKL genom att lägga den i packsedelsfickan på utsidan av försändelsen.
Materialet kommer till SKL
På SKL ser man i Forum att ärendet är på väg och märker upp en brun mapp med ärendets nummer. Den här
mappen kommer sedan att följa materialet på dess väg genom
SKL, inklusive alla skrivelser och andra handlingar som kan
På brottsplatsen topsas läskedrycksflaskan av.
1
tillkomma. En bekräftelse på att ärendet nu är registrerat hos
SKL mailas tillbaka till polisen.
När försändelsen med topsen i BioPacken någon dag
senare kommer till SKL ligger alltså en mapp redan färdig
och väntar. Eftersom utskriften av den digitala begäran finns
med i packsedelsfickan kan den personal som går igenom
dagens material redan på utsidan av försändelsen se vad den
innehåller. Innan materialet läggs in i mappen kontrolleras att
alla uppgifter stämmer. Därefter placeras mapp med material
i ett särskilt materialrum.
I fortsättningen kommer materialet att handhas av flera
olika personer och grupper, var och en med sin speciella uppgift i kedjan. Vid varje nytt moment sker därför noggranna
kontroller av att nummer och material stämmer ihop. Ofta är
man för säkerhets skull två personer, som båda kontrollerar
och signerar att allt är rätt utfört.
Uppackning och spårsäkring
Personal från Biologienheten hämtar dagligen material
från materialrummet. Man kontrollerar att både mappen med
handlingar och själva materialet är med samt skiljer på olika
typer av ärenden och lägger dessa i olika högar. Topsen från
inbrottet är ett registerärende och får nu både materialnummmer och löpnummer i Forum.
Man bedömer också vilken extraktionsmetod för utvinnning av DNA:t som passar bäst och beställer den. Det finns
flera olika metoder att tillgå beroende på hur smutsigt materialet är. För just den här topsen beställer man “Chelex”.
Topsen läggs i en BioPack-påse.
Vad är DNA?
DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) är den kemiska benämningen på vår
arvsmassa. DNA finns i alla cellkärnor. Vi ärver hälften av det kärnbärande DNA:t från modern och hälften från fadern.
DNA-molekylen består av två sammanbundna strängar med fyra
olika kvävebaser, (nukleotider); adenin (A), tymin (T), cytosin (C)
och guanin (G). Ett A i den ena strängen motsvaras alltid av ett T i
den andra och ett C motsvaras alltid av ett G. Det två strängarna
vrider sig runt varandra, därför talar man om DNA-spiral. En DNAmolekyl består av cirka tre miljarder sådana baspar.
Nedklippning i ett mikrofugrör.
Varje ärende packas upp separat för att undvika risken för
kontamination (överföring av DNA) mellan proverna. All
bomull från topsen klipps därefter ner i ett mikrofugrör (ett
litet provrör med lock) som märks med löpnummer och tvådimensionella “streckkoder” för att utesluta risken för sammmanblandning med andra prover. Därefter ställs det i en frys
i väntan på extraktion och analys.
Extraktion - utvinning av DNA
Allt skakas noga om flera gånger.
Vatten tillsätts.
I det lilla mikrofugröret har man nu förhoppningsvis
sekret, det vill säga epitelceller som fastnat på bitarna av topsen. Först tillsätter man en milliliter vatten (det är en stor
mängd i de här sammanhangen) för att få cellerna att släppa
från topsens bomullsyta och skakar om alltihop noga med
hjälp av en Vortex, en skakmaskin, flera gånger.
Därefter centrifugeras proverna i tiotusen varv per minut
i tre minuter. Resultatet blir att cellerna samlas till en liten
klump, en pellet som är så liten att den nästan inte syns, i bottten av mikrofugröret. Det mesta av vattnet ovanför sugs bort
med en vanlig handpipett.
För att rena provet tillsätter man nu Chelex-kulor. Det är
små kulor av ett material som binder till sig tvåvärda joner
som annars kan störa den kommande PCR-kopieringen.
Provets celler är dock fortfarande hela och DNA:t finns
kvar inuti cellerna. För att få loss DNA:t ställer man in provet i ett värmeskåp i först 56 grader och sedan 100 grader. Då
förstörs nämligen cellernas och cellkärnornas väggar och själva DNA:t, som tål högre temperaturer, blir fritt.
Koncentrationsberäkning
Provet är nu löst i 200 mikroliter vatten varefter man
utför en koncentrationsberäkning. Det innebär att man med
hjälp av en metod som kallas realtids-PCR tar reda på hur
mycket DNA som finns i provet. Det är en förstörande analys där man tar ut en mycket liten del av provet och kopierar
upp det. Resultatet jämförs med en standardkurva med kända
DNA-mängder.
Det gäller nämligen att för den slutliga analysen använda
en lagom mängd DNA. För lite DNA ger dåliga och svårlästa
resultat och för mycket gör att analysen blir otillförlitlig eftersom den “slår i taket”.
För själva analysen vill man ha motsvarande 80-100 celllers DNA och koncentrationsberäkningen ger svaret på hur
mycket man ska ta av provet för att hamna i det området. Om
provet skulle innehålla inget eller för lite DNA analyseras det
inte vidare.
Illustration: Martin Ek
SÄRTRYCK UR KRIMINALTEKNIK NR 1-2005
Registerärenden är spår och material från i huvudsak mängdbrott utan misstänkta.
Jämförelsematerial är blodprov eller salivprov från
personer.
Mikroliter = µl = miljondels liter
Milliliter = ml = tusendels liter
2
SÄRTRYCK UR KRIMINALTEKNIK NR 1-2005
Plattan sätts in i PCR-maskinen.
Pipetteringsroboten flyttar provet från mikrofugrören till plattan.
Kopiering
Vad analyseras?
Vid en rutinmässig kriminalteknisk DNA-analys undersöks cirka en miljondel av DNA-molekylens baspar, det
innebär tio olika STR-områden samt området för könsbestämning. Ett STR-område består av sekvenser om 25 baser som upprepas ett flertal gånger. Det som mäts
vid analysen är hur många gånger upprepningarna sker,
eftersom detta varierar mycket mellan olika individer.
Alla har DNA från både moder och fader, alltså har man
dubbel uppsättning av vart och ett av dessa områden.
Det innebär att man har antingen två lika eller två olika
varianter i varje STR-område.
Vid fall där nära släktingar visar sig ha mycket snarlika DNA-profiler, eller vid identifieringsärenden då släktskapsberäkningar genomförs, kan ytterligare fem STRområden analyseras.
3
Nu ska själva kopieringen göras. Det gäller att hitta tio i
förväg utvalda STR-områden på DNA-t samt området för
könsbestämning. Dessa bitar ska kopieras upp i ett stort antal
för sedan sker själva DNA-analysen genom att man tar reda
på hur långa STR-bitarna inom de olika områdena är.
Till detta tar man ut den mängd av provet som koncentrationsberäkningen visade på, för “vår” tops handlade det
om 10 mikroliter, och blandar detta med en PCR-mix.
Ursprungsprovet fryses ner och sparas i två år.
PCR-mixen är en blandning av många olika ämnen som
hjälper till och används vid uppkopieringen av DNA. Först
och främst innehåller den byggmaterial till DNA, det vill säga
de olika baser, nukleotider, som DNA består av. Dessutom
ingår primrar som har till uppgift att hitta STR-bitarna och
visa var på DNA:t kopieringen ska börja. Till primrarna är
även fluoroforer (som är inmärkta i tre olika färger) bundna.
Det är fluorescensen hos dessa som i slutet av analysen visar
vad som ska detekteras. Taq-polymeras är ett enzym som tål
hög värme och som styr själva byggandet av kopiorna.
Blandningen av prov och PCR-mix placeras i en brunn i
en platta som totalt innehåller 96 brunnar. Man använder inte
alla brunnar så på varje platta får man plats med 44 prover
samt kontroller. Negativ-kontrollen innehåller bara vatten
och ska alltså inte ge något DNA-resultat alls. Positiv-kontrollen innehåller ett DNA-prov där mängden och resultatet
är känt.
Plattan placeras i en PCR-maskin som egentligen är ett
programmerbart värmeblock som ändrar temperatur efter ett
visst schema.
Först upphettar man till 94 grader. Då särar den dubbelsträngade DNA-molekylen på sig till två enkelsträngar och
alla enzymreaktioner upphör. Därefter kyler man till 59 grader, varpå primrarna fäster på sina specifika ställen på strängarna.
När temperaturen sedan höjs till 72 grader använder Taqpolymeraset PCR-mixens nukleotider för att bygga upp
dubbelsträngade kopior av STR-bitarna. Det hela bygger på
att A och T bara kan kopplas med varandra liksom C och G
på samma sätt bara kan kopplas ihop med varandra. Har
enkelsträngen sekvensen A-T-T-C-A-T-T-C kan inte polymeraset bygga på med något annat än T-A-A-G-T-A-A-G.
För varje cykel, det vill säga omgång om dessa tre olika
temperatursteg om vardera en minut, har antalet kopior av
STR-bitarna fördubblats. Efter första cykeln har man dubbelt
så många kopior som från början, efter andra fyra gånger så
många, efter tredje sexton gånger och så vidare. Vid en vanlig DNA-analys kör man 28 cykler. På cirka tre timmar får
man omkring 100 miljoner kopior.
PCR-metoden är mycket lik kroppens egen DNA-process
vid celldelning. När en cell delas och blir två celler fördubbblas även DNA:t - och denna kopiering sker exakt, något som
är en stor fördel vid en kriminalteknisk analys där exakthet
och reproducerbarhet är ett måste.
Förkortningar
CODIS Combined DNA Index System
DNA Deoxyribo Nucleic Acid
PCR Polymerase Chain Reaction
STR Short Tandem Repeats
Slutresultatet av PCR-kopieringen av spåret på vår tops är
nu ett prov som innehåller stora mängder av olika STR-bitar
som är märkta med molekyler som kommer att fluorescera
vid den slutliga utläsningen. Dessa ska nu sorteras och separeras från varandra. Det gör man med hjälp av kapillär-elektrofores som utnyttjar det faktum att STR-bitarna är negativt
laddade.
Plattan lyfts ur PCR-maskinen och placeras i DNA-typbestämningsmaskinen. Denna suger upp provet i små kapilllärer och kopplar på en stark elektrisk spänning. De olika
STR-bitarna börjar vandra genom kapillären. De kortaste
fragmenten rör sig snabbast igenom och de längre tar lite mer
tid på sig.
Nu kan man med hjälp av avancerade datorer skilja melllan STR-bitar som har olika längd och olika färg. I slutet av
kapillären finns en detektor som mäter fluorescensen och
visar det hela som toppar i ett elektroferogram. Här finns tre
olika kanaler vilka är samma som de tre färgerna. Det är toppparnas placering som är intressant, topparnas höjd anger
kvaliteten. Det var ju för att få lagom höga toppar som man
inledde med att göra en koncentrationsberäkning.
Samtidigt körs en standard som innehåller DNA-bitar
med kända längder. Kalibrering sker alltså vid varje analys.
Kapillärerna - mycket smala rör - syns
i högra delen av bilden.
Separering och utläsning
Plattan sätts in i DNA-typbestämningsmaskinen.
Exempel på elektroferogram.
SÄRTRYCK UR KRIMINALTEKNIK NR 1-2005
GeneMapper är det dataprogram som omvandlar toppparna i elektroferogrammet till en sifferkombination, själva
DNA-profilen. Här görs också en kontroll där GeneMapper
visar på prover där det finns frågetecken eller differenser
enligt SKL:s kvalitetskriterier. Systemet är till exempel inställt
för att varna vid ofullständiga DNA-profiler och vid blandbilder,
det vill säga då man kan misstänka att det i provet finns DNA
från två eller flera personer.
Spåret från vår tops ger en fullständig DNA-profil i
GeneMapper och den sifferkombination som blir resultatet
skickas till Forum, som kopplar ihop det hela med rätt ärende.
Utvärdering med hjälp av GeneMapper.
GeneMapper
4
CODIS - Combined DNA Index System
Foto: Göran Billeson
SÄRTRYCK UR KRIMINALTEKNIK NR 1-2005
Träffhantering och träffrapportering
Träffrapport
Varje dag tas en lista med resultaten i alla registerärenden
fram. Den skrivs ut och man går igenom den ärende för ärende.
Eftersom det blivit en fullständig DNA-profil i vårt ärende
registreras det i spårregistret och med en knapptryckning godkänner man att detta även förs över till CODIS för jämförelser
mellan de olika registren. Om man inte får fram någon DNAprofil skrivs naturligtvis även detta in i ärendet i Forum. En
DNA-redovisning sänds till uppdragsgivaren som i princip får
reda på att DNA-spåret från topsen nu finns registrerat i spårregistret.
På natten körs dagens DNA-profiler mot CODIS och nästa
morgon kan rapporterna från CODIS hämtas upp och föras in i
Forum. Nu ser man om det blivit träffar mot person eller mot
spår. I vårt fall blev det träff mot 37 andra spår i spårregistret,
men inte mot någon person i DNA-registret.
De träffar som datorn presenterar godkänns manuellt. Det
brukar bli runt 50 träffar i veckan. Träffrapporter spår mot spår
sänds i pappersform till en särskild adress på varje polismyndighet. Samtidigt får den som begärt undersökningen ett mail med
en kopia av träffrapporten.
I och med att man har hittat DNA och redovisat resultaten
inklusive sökningarna i registren slutar SKL:s uppdrag och ärendet avslutas i Forum.
För vår kriminaltekniker är dock inte ärendet avslutat än. Han
får i träffrapporten reda på att det spår han sände in gav träff mot
37 andra spår i spårregistret. Det handlar om villa- och lägenhetsinbrott i stora delar av Sverige. Nu har alltså gärningsmannnen lämnat spår på 38 olika brottsplatser, men man vet fortfarande inte vem han är.
En månad senare
Vilka DNA-register finns?
På SKL:s Biologienhet finns sedan 1 april 1999 ett DNAspårregister, ett DNA-misstänktregister och ett DNAregister.
I DNA-spårregistret får DNA-resultat från analys av spår som säkrats i samband med brottsutredning
och som inte kan kopplas till en person, registreras. När
spåret kan kopplas till en person, dvs vid träff mot person, gallras det från spårregistret. Spåret får som längst
ligga kvar i DNA-spåregistret i 30 år.
I DNA-misstänktregistret finns alla skäligen
misstänkta (kroppsbesiktigade) personer som inkommmer till SKL i en biologisk undersökning.
I DNA-registret registreras DNA-resultaten från
personer som genomgått en DNA-analys under brottsutredningen och dömts för ett allvarligt brott på vilket
det kan följa fängelse i mer än två år. Uppgifterna om en
person i DNA-registret gallras efter avtjänat fängelsestraff plus tio år.
Ett nytt lagförslag är på gång, och inom en ganska
nära framtid kommer troligen även alla personer som
begått brott på vilket det kan följa fängelse att kunna
registreras i DNA-registret.
5
I samband med ett grovt rån på annan ort grips en gärningsman och ett blodprov, ett jämförelseprov för DNA-analys, tas
och skickas till SKL.
Vägen genom SKL liknar det för ett registerärende med den
skillnaden att jämförelseprover och registerärenden aldrig hanteras samtidigt och går olika vägar genom SKL. För ett jämförelseprov är man också mycket noga med att kontrollera att namn och
personuppgifter finns med och stämmer. Det handlar ju om att
att kunna fällas för ett brott och att eventuellt hamna i ett register.
Saknas tydliga personuppgifter makuleras provet.
Av ett blodprov tar man ut 3 mikroliter och av ett salivprov/munskrapsprov klipper man en del av topsen. Sedan sker
analys och träffhantering på liknande sätt som för register-ärendet.
Träff person - spår!
När jämförelseprovet körs mot CODIS får man träff mellan
person och spårregistret. Det visar sig att rånaren är samma person som tidigare har lämnat DNA-spår vid ett stort antal villaoch lägenhetsinbrott i stora delar av landet, och därmed ökar
möjligheterna att klara upp även dessa. Det är inte ovanligt att
personer som sysslar med grov brottslighet även har en hel del
“mängdbrott” på sitt samvete.
Text: EvaMarie Törnström
Foto: Marcus Andrae
Illustrationer: Martin Ek
Tack till alla på SKL:s Biologienhet
som hjälpt till med innehållet i artikeln!
