МД-2021, день 1. ДНК-анализ в криминалистике

Обсуждение технологий «быстрой ДНК» (rapid DNA) в криминалистике начал Йогеш Прасад, представитель компании Thermo Fisher Scientific. Thermo Fisher развивает направления, связанные с анализом ДНК для судмедэкспертизы, с 2001 года. В 2018 году на рынок вышла система для идентификации личности RapidHIT ID (подробнее на PCR.NEWS). Она включает два компонента: собственно инструмент для анализа — RapidHIT ID и программное обеспечение RapidLINK. Пользователь (возможно, обычный полицейский) берет мазок у подозреваемого, помещает его в чип и запускает процесс. В одном приборе совмещены лизис образца, амплификация, электрофорез, детекция, анализ и загрузка результатов; вся процедура занимает около 1,5 часов.Исследование на таком приборе можно выполнять не только в лаборатории, но и оперативно проверять подозреваемых прямо в полицейском участке, чтобы в случае положительного результата немедленно задержать преступника. Кроме идентификации личности, на основании полученных данных можно устанавливать родство между индивидами. В США были проведены внутренние валидационные исследования технологии.

Система, как подчеркнул Йогеш Прасад, подходит для исследования разных образцов: изначально это были буккальные мазки (с внутренней стороны щеки), но сейчас предложены решения, позволяющие работать со следами крови, окурками, смывами с чашек, масками для лица, волосами, жевательной резинкой. Существует протокол работы с костными образцами, который докладчик оценил как очень простой. Быстрый обмен данными, которые генерирует прибор, через мобильную систему, обеспечивает совместную работу правоохранительных органов.

Технологии быстрой ДНК распространяются глобально, подчеркнул докладчик. Thermo Fisher установила 150 инструментов в 34 странах.

Своим опытом использования системы RapidHIT поделился Павел Иванов (Российский центр судебно-медицинской экспертизы Минздрава России). Он коротко рассказал об истории ДНК-идентификации личности: от мультилокусной геномной дактилоскопии к монолокусной, затем появление флуоресцентной детекции и наконец, возможность мультиплексной монолокусной детекции, то есть, по сути, возвращение к мультилокусности на более высоком уровне.

Работа с человеческой ДНК предъявляет серьезные требования к организации лаборатории, квалификации персонала и т.д. Идея «быстрой ДНК» — объединение всех процессов от экстракции до результата в одну максимально автоматизированную платформу — появилась достаточно давно. Павел Иванов напомнил о том, как эта идея эволюционировала ( подробнее на PCR.NEWS): о разработке в университете Аризоны подобного прибора, о первых микроканальных чипах величиной с крупную книжку, о том, как в 2013 году аналогичное устройство предложила General Electric. В том же 2013 году появился и Rapid HIT 200 — «предок» — RapidHIT ID; тот и другой прибор разработан в калифорнийской компании IntegenX, которая c 2018 года стала частью холдинга Thermo Fisher.

Компания «Альгимед» поставил Rapid HIT 200 на апробацию в лабораторию Павла Иванова в РЦСМЭ Минздрава России. В 2019 году удалось получить и RapidHIT ID. Для проверки его возможностей анализировали образцы крови, в том числе очень малые объемы, фрагменты окурков, смывы контактных следов, отдельные волосы человека, волоски из электробритвы или даже комара, насосавшегося крови. RapidHIT ID продемонстрировал высокую разрешающую способность. Аллели, которые отличаются по длине на 4–5 нуклеотидов, не проблема для любой системы фрагментного анализа, но есть аллельные варианты, которые отличаются всего на один нуклеотид: этот прибор в состоянии различить и их. С образцами костной ткани и ногтей, отметил Павел Иванов, пока не все просто, нужны дальнейшие исследования.

Доклад Ирины Перепечиной (кафедра криминалистики юридического факультета МГУ) был посвящен ДНК-анализу при расследовании доведения до самоубийства. В 2019 году в мире покончило с собой более 700 тысяч человек — один суицид на каждую сотню смертей. По данным Росстата, в России в том же году было совершено более 17 тысяч самоубийств — это население небольшого города. У нас совершается в 3,5 раз меньше убийств, чем самоубийств.

Ирина Перепечина отметила, что ДНК-анализ обгоняет разработку криминалистического аспекта: исследования назначаются, а что именно нужно исследовать, приходится разъяснять. ДНК-следы могут оставить не только жестокое обращение или сексуальное насилие, но и угрозы в той или иной форме. Необходимо исследовать как срезы ногтей жертвы или смывы с ладоней, так и предметы с места преступления, орудия самоубийства. В этом вопросе важно взаимодействие со следствием.

Сложность расследования доведения до самоубийства относится и к ДНК-анализу. В большинстве случаев результатом становятся генетические профили жертвы и совместно проживающих лиц. Иногда удается выявить ДНК других лиц, но если нет совпадений с базой данных правонарушителей, их не получается идентифицировать. Тем не менее преступления, совершаемые в замкнутом кругу лиц (в местах заключения или в армии) возможно расследовать таким методом. К сожалению, отметила докладчица, даже если ДНК-анализ докажет факт насильственных действий, это необязательно будет интерпретировано судом именно как доведение до самоубийства.

Следующим выступил Брюс Бадоул, один из пионеров ДНК-идентификации, который около 25 лет проработал в Федеральном бюро расследований США. Он рассказал о том, какие изменения вносят в жизнь общества инновации в судебной молекулярной биологии и геномике. Центр идентификации человека в Университете Северного Техаса, которым руководит доктор Бадоул, помимо традиционных расследований занимается поиском пропавших без вести, идентификацией неопознанных останков. «Каждый вечер у кого-то пропадает член семьи», — сказал Брюс Бадоул. Неидентифицированные жертвы преступлений или несчастных случаев исчисляются десятками тысяч. А есть еще жертвы терактов и торговли людьми, которая приобретает все больший размах, — нарушений прав детей, секс-трафика, торговли органами. Средняя продолжительность жизни жертвы трафика составляет около 7 лет.

Методы ДНК-анализа позволяют идентифицировать людей или останки, напрямую либо через сходство профилей с родственниками. Сегодня используются как традиционные технологии ДНК-криминалистики — анализ коротких тандемных повторов (STR), исследования митохондриальной ДНК, — так и методы NGS, поскольку стоимость секвенирования продолжает снижаться. Брюс Бадоул упомянул прибор 3500 Genetic Analyzer компании Thermo Fisher Scientific, который подходит как для различных задач, связанных с секвенированием, так и для фрагментного анализа.

Современные методы анализа SNP позволяют определять не только предковые компоненты в геноме индивида, но и некоторые черты внешности, поэтому NGS открывает богатые возможности для криминалистики. Докладчик рассказал об особенностях подготовки библиотек для NGS при работе с криминалистическими образцами, о приборе Ion Chef от Illumina, который упрощает этот процесс. Отдельно он остановился на преимуществах исследований мтДНК и особенностях работы с гетероплазмией, вызванной мутациями в стволовых клетках крови.

Популяционная генетика человека важна для криминалистов в том числе потому, что она позволяет находить более информативные STR, чем уже известные. Например, такую информацию можно получить из сырых данных проекта 1000 Genomes.

Брюс Бадоул рассказал о методе ПЦР, который они создали специально для анализа деградированной ДНК — ПЦР с обратным комплементом (reverse complement PCR, RC-PCR), в котором амплификация и прикрепление тегов к таргетным фрагментам происходят одновременно. Метод упрощает приготовление библиотек и выполняется в один шаг в закрытой пробирке, что минимизирует риски контаминации. Авторы создали панели RC-PCR для идентификации человека, которые генерирует мишени длиной всего 50 пар оснований (это важно, чтобы при работе с деградированной ДНК не было ложноотрицательных результатов.)

Еще одна проблема, которая стоит перед криминалистами — поиск невидимых глазом следов ДНК, например, от прикосновений к предметам. Для скрининга тампонов, чтобы рассортировать их на «пустые» и содержащие ДНК, можно использовать флуоресцентную детекцию, но материалы некоторых тампонов сами флуоресцируют. В таком случае флуоресценцию ДНК можно усилить за счет интеркалирующих красителей, таких как известный всем молекулярным биологам бромистый этидий.

Тим Шеллберг — основатель и президент Gordon Thomas Honeywell Governmental Affairs, компании, работающей в области государственного управления и развития рынка государственного бизнеса. Он специализируется по правовым вопросам и, по его собственным словам, 20 лет занимается подготовкой информации о ДНК-анализе в криминалистике. Его доклад был посвящен глобальным базам данных ДНК преступников.

Мало получить ДНК-фингерпринт с места преступления, его надо с чем-то сравнить, чтобы идентифицировать человека. Поэтому во многих странах у лиц, совершивших тяжкие преступления, берут образцы ДНК: не секрет, что вероятность повторных правонарушений весьма высока. Это ускоряет расследования, способствует профилактике преступности и оправданию невиновных, экономит средства. В Великобритании (это страна-лидер по созданию полицейских баз данных) и США после появления таких баз раскрываемость существенно выросла.

Частота совпадений с базой, то есть успешных и быстрых идентификаций, зависит от размера базы данных. А размер, в свою очередь, зависит от того, в каких случаях у подозреваемого берут образцы. Здесь есть проблемы, поскольку необходимо защитить ДНК-приватность невиновных и виновных в нетяжелых правонарушениях. Приходится соблюдать баланс между конфиденциальностью и пользой для следствия. Однако тревоги по поводу генетических данных Тим Шеллберг считает преувеличенными: «Почему общество беспокоится о базе данных ДНК и не беспокоится о базе отпечатков пальцев?» Но, разумеется, правовые нормы должны соблюдаться: например, образцы сравнения, взятые у заведомо невиновных лиц, следует в обязательном порядке уничтожать.

В США ведущую роль в развитии баз ДНК данных сыграли адвокаты потерпевших; соответствующий закон носит имя Дебби Смит, по имени жертвы насилия. Эта работа позволяет изобличать преступников, совершивших давние убийства, подчеркнул Шеллберг.

Сейчас такие базы данных есть в 59 странах, они содержат более 150 млн образцов. Среди стран бывшего СССР лидируют Казахстан и Украина. Но это только начало: многие государства мира еще не приняли законы о хранении образцов ДНК преступников.

В заключение Тим Шеллберг рассказал о самых громких расследованиях, завершенных с помощью ДНК-анализа, в том числе убийство в Великобритании, раскрытое по крови под ногтями жертвы, и установление личности Убийцы из Золотого Штата по данным о его родственниках из открытых генеалогических баз.

Информация о докладчиках

Йогеш Прасад, представитель службы по профессиональной идентификации человека компании Thermo Fisher Scientific в Европе

Павел Леонидович Иванов, д.б.н., профессор, ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России, Москва

Ирина Олеговна Перепечина, д.м.н., профессор, кафедра криминалистики юридического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва

Брюс Бадоул, директор Центра идентификации человека, профессор кафедры микробиологии, иммунологии и генетики Научного центра здравоохранения Университета Северного Техаса

Тим Шеллберг, основатель и президент Gordon Thomas Honeywell Governmental Affairs