Politiet har længe været i stand til at identificere og fælde forbrydere ud fra en DNA-profil baseret på en dråbe blod eller et enkelt hår.
I fremtiden kan politiet dog klare sig med langt mindre.
Forskere fra Harvard University har udviklet en ny teknik, der gør det muligt at afkode en persons genetiske fingeraftryk ud fra så lidt som en enkelt celle.
Teknikken sætter markant mindre krav til de prøver, politiet skal have med hjem fra et gerningssted, men teknikken kan også bruges til eksempelvis at identificere cancer i de tidlige stadier og afgøre, om fostre er disponeret for arvelige sygdomme.
»Hvis du giver mig en enkelt celle fra en person, kan jeg give dig 93 procent af den persons genom. Og er der en enkelt mutation i genomet, kan jeg finde den med 70 procents sikkerhed. Det er et kæmpe fremskridt,« fortæller Harvard-professor Xiaoliang Sunney Xia på Harvard Universitys hjemmeside.
Xiaoliang Sunney Xia har ledet holdet af forskere der i december sidste år beskrev den nye teknik i en artikel i det velansete Videnskabelige tidsskrift Science.
Kopierer DNA'et 1:1
Den nye teknik kaldet MALBAC fungerer som andre lignende teknikker - eksempelvis Polymerase Chain Reaction (PCR) og Multiple Displacement Amplification (MDA) - ved at duplikere en lille mængde DNA-materiale mange gange, indtil der er nok DNA til, at det kan undersøges med andre teknikker, der danner det genetiske fingeraftryk.
Men hvor PCR og MDA duplikerer genomet ujævnt, så nogle områder bliver duplikeret mange gange, mens andre kun lidt, duplikerer MALBAC genomet én til én.
Det betyder, at MALBAC i modsætning til de andre teknikker blot skal bruge én kopi af et DNA for at lave mange kopier af samme DNA, mens udgangspunktet for de andre teknikker skal være større for ikke at være bias (du kan læse en lidt længere forklaring af teknikken i bunden af artiklen).
Kan kortlægge sygdomme
Forskerne bag den nye teknik ser store potentialer i, at de nu kan analysere en persons DNA ud fra en enkelt celle.
Blandt andet forestiller forskerne sig, at de vil være i stand til at identificere cancertyper langt tidligere i sygdomsforløbet, end det er tilfældet i dag.
Ved at udtage blodprøver, kan forskerne karakterisere cancertyper ud fra små tumorer, der bevæger sig i blodstrømmen.
Forskerne forestiller sig også, at de bedre kan diagnosticere DNA-skader i fostre. Nu skal de bare bruge en enkelt celle.
»Mange sygdomme er skabt af en enkelt mutation i DNAet. Opgaven er således at finde den ene mutation blandt mere end tre milliarder basepar (DNA'ets byggesten). Andre teknikker starter med et større DNA-materiale, hvilket gør opgaven endnu sværere, da en enkelt mutation nemt kan forsvinde i duplikationsprocessen. Med MALBAC starter vi derimod med en enkelt celle. Det gør det nemmere at identificere mutationerne,« skriver Xiaoliang Sunney Xie.
Mutationer LIVE
Som en demonstration af MALBAC's potentiale til at finde mutationer observerede Xiaoliang Sunney Xie og hans forskerhold mutationer i en enkelt celle, mens den delte sig henover 20 generationer. MALBAC fandt 50 mutationer undervejs.
»Det er den første gang mutationsrater er observeret direkte i en menneskecelle. Fordi vi nu kan se den enkelte base i DNA'et, kan vi studere dynamikken i genomet på en måde, der ikke har været mulig før,« fortæller Xiaoliang Sunney Xie.
Dansk forsker: ’et gennembrud’
Den danske speciallæge i klinisk genetik ved Aarhus Universitetshospital Peter K. A. Jensen ser et stort potentiale i den nye teknik.
»Man har i mange år arbejdet på en ny metode til prænatal diagnostik, hvor man i stedet for at tage en prøve fra moderkagen eller fostervandet kan nøjes med at tage en blodprøve fra moderen. Det vil være en helt risikofri metode,« skriver han på mail til Videnskab.dk i en kommentar til studiet.
Baggrunden for dette er, at der i løbet af en graviditet passerer celler fra fosteranlægget via moderkagen til moderens blod.
»Man skal så isolere de relativt få fosterceller fra moderens milliarder af blodceller – og det er ikke helt let, men der arbejdes på teknikker til rutinemæssigt at kunne gøre det. Den nye teknik fra Harvard kunne tænke sig at blive relevant i sammenhæng med fosterceller i modernes blod, men først når vi fagligt og etisk er klædt på til at håndtere, at vi står med hele genomet fra en ufødt person,« skriver Peter K. A. Jensen.
Det har også vist sig, at der foruden celler fra fosteret er fritsvømmende DNA fra fosteret i moderens blod.
»Dette forsøger man også at isolere med samme formål som det ovennævnte med cellerne. Faktisk synes dette mere lovende end at isolere fosterceller. Og her kunne den nye landevinding fra Harvard også tænkes at være relevant,« skriver Peter K. A. Jensen.
\ Sådan fungerer MALBAC
MALBAC starter ud som andre DNA-duplikeringsteknikker ved at dele DNA'et. Herefter tilsættes en række forskellige primere (små stykker RNA), der binder på DNA-strengen. Primerne har en variabel ende, der binder forskellige steder på DNA'et og en fastlagt ende, der er designet til at forhindre DNA-stykket i at blive duplikeret for ofte.
Primerne forlænges med en DNA-polymerase til en længde på omkring 2.000 baser. Ved opvarmning bliver de forlængede primere afkoblet fra det oprindelige DNA.
Når forskerne foretager endnu en cyklus med de samme start-primere, vil de forlængede primere danne en løkke, der forhindrer dem i at blive duplikeret igen og derved forhindres den eksponentielle duplikation, der skaber bias. Herefter er det kun det originale DNA, der duplikeres endnu en gang.
Efter fem cyklusser af denne form for lineær duplikation har forskerne nok DNA-materiale til at fortsætte duplikationen med normal PCR-teknik, indtil der er er DNA-materiale nok til at foretage en analyse.
Det tog Harvard-professor Xiaoliang Sunney Xia og hans team tre år at udvikle teknikken.
