Doppelsträngige DNA-Tests: Funktionsweise & Anwendungen

DNA-Tests sind eine biochemische Technik, die Wissenschaftler verwenden, um eine Person genau anhand ihrer genetischen Ausstattung zu identifizieren. DNA-Testunternehmen verwenden diese Methode, um eine Reihe von Dienstleistungen anzubieten, darunter Vaterschaftstests, Mutterschaftstests und Geschwisterschaftstests. Diese Technik ist sehr empfindlich und kann zwischen Personen mit einem hohen Grad an Genauigkeit unterscheiden. In der Ausgabe vom 7. März 1985 von „Nature“ beschrieben Sir Alec Jeffreys und sein Team von der University of Leicester erstmals, wie DNA-Tests einen „individuumspezifischen DNA-Fingerabdruck“ zur Unterstützung der menschlichen genetischen Analyse liefern könnten.

Geschichte

• Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist ein doppelsträngiges Molekül, das einer Wendeltreppe ähnelt und sich in allen kernhaltigen Zellen befindet. James D. Watson und Francis Crick stellten das Doppelhelix-Modell von DNA erstmals in der Ausgabe vom 25. April 1953 von „Nature“ vor. Die beiden Stränge von DNA bestehen aus vier Bausteinen, den Nukleotiden, die auf komplementäre Weise Basenpaare bilden. Es ist die Reihenfolge der Basen entlang eines einzelnen DNA-Strangs, die den genetischen Code ergibt.

DNA-Probenentnahme

• Die Beschaffung einer qualitativ hochwertigen DNA-Probe ist ein wesentlicher Schritt bei jedem DNA-Test. Quellen für DNA von einer Person umfassen Haarzellen, Hautzellen oder Blutproben. Die Methode, die am häufigsten von DNA-Testunternehmen zur Beschaffung von DNA-Proben verwendet wird, ist der Wangenabstrich. Zum Beispiel verabreicht das DNA Diagnostic Centre ihren Kunden insgesamt vier Wangenabstriche, die herkömmlichen Wattestäbchen ähneln. Kunden werden gebeten, die Abstriche an der Innenseite ihrer Wangen zu reiben, um Zellen zu sammeln.

Kurz-Tandem-Wiederholungs-Profiling

• Kurz-Tandem-Wiederholungen (STR) sind wiederholende Einheiten von Nukleotiden, die typischerweise zwei bis fünf Nukleotide lang sind. Diese wiederholenden Einheiten liegen nebeneinander auf einem DNA-Strang und können bei Individuen von zwei bis 16 Wiederholungen reichen. Sobald die DNA eines Individuums in einem Labor eingegangen ist, werden ihre Anordnung und Anzahl von STRs mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) analysiert, und dies wird als STR-Profiling bezeichnet. Dies ist die am weitesten verbreitete Technik für den Zweck von DNA-Tests.

Visualisierung von STR-Profilen

• Die Visualisierung erfolgt durch Gelelektrophorese oder Kapillarelektrophorese. Gelelektrophorese nutzt die negative Ladung von DNA-Molekülen, um zwischen unterschiedlich großen DNA-Fragmenten zu unterscheiden. Die DNA-Fragmente bewegen sich zum positiven Ende eines elektrischen Feldes, wobei kleinere Fragmente schneller bewegen. Die Fragmente werden dann visualisiert, indem ein Gel mit Ethidiumbromid oder einer Silberverbindung gefärbt wird. Während der Kapillarelektrophorese wird fluoreszenzmarkierte DNA in ein winziges Glasröhrchen eingeführt und dann erneut einem elektrischen Feld ausgesetzt.

Überlegungen

• PCR ist eine Technik, die verwendet wird, um die Menge an genetischem Material in vitro zu vervielfältigen, sowie um individuelle STR-Profile aufzulösen. Die Vorteile der Verwendung von STR-Profiling sind, dass das STR-Profil eines Individuums ihm einzigartig ist, selbst im Falle von Geschwistern. Die einzige Ausnahme ist der Fall von uneiigen Zwillingen, die 100 Prozent genetische Identität teilen. Ein Nachteil dieser Technik liegt in der Tatsache, dass die Genauigkeit der Technik stark von der Qualität der bereitgestellten DNA-Probe abhängt.