DNA-lab dag. 9 maart Forensisch DNA-onderzoek: Puzzelen met pieken

Transcriptie

1 DNA-lab dag 9 maart 2012 Forensisch DNA-onderzoek: Puzzelen met pieken

2 Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Niveau Vak Leerdoelen Aansluitend bij Benodigde voorkennis indien apart gebruikt Bovenbouw havo/vwo Natuur, Leven en Technologie (NLT) & Biologie Inhoudelijke leerdoelen Na afloop van de lesmodule kunnen leerlingen begrijpen dat elke cel hetzelfde DNA heeft. Kunnen leerlingen uitleggen dat sommige plaatsen op het nietcoderende DNA sterk verschillen per persoon. Kunnen leerlingen uitleggen dat deze hypervariabele gebieden bestaan uit Short Tandem Repeats (STR s). Kunnen leerlingen uitleggen dat hypervariabele gebieden in het DNA de basis vormen voor identificatie van biologisch sporenmateriaal bij het forensisch onderzoek. Kunnen leerlingen begrijpen welke informatie je uit een DNAprofiel kunt halen. Kunnen leerlingen uitleggen dat ieder persoon een uniek DNAprofiel heeft. Kunnen leerlingen concluderen dat interpretatie van het DNAprofiel één van de belangrijkste en moeilijkste stappen in het forensisch DNA-onderzoek. Kunnen leerlingen begrijpen dat bloedverwanten een grotere kans hebben op een gelijk DNA-profiel. Praktische leerdoelen Na afloop van de lesmodule Kunnen leerlingen uitleggen welke technieken gebruikt worden bij het zoeken en identificeren van sporen op bewijsstukken. De handelingen hiervoor kunnen ze zelf uitvoeren. Kunnen leerlingen uitleggen dat DNA isolatie noodzakelijk is als je het DNA wilt bestuderen. Kunnen leerlingen uitleggen dat PCR gebruikt wordt om een specifiek stukje op het DNA te vermeerderen om het te kunnen vergelijken of te gebruiken voor experimenten. De handelingen hiervoor kunnen ze zelf uitvoeren. Kunnen leerlingen uitleggen dat gel-electroforese een techniek is om stukjes DNA na PCR zichtbaar te maken en te vergelijken op hoeveelheid en grootte. De handelingen hiervoor kunnen ze zelf uitvoeren. Kunnen leerlingen de verschillen en overeenkomsten uitleggen tussen gel-eletroforese en capillair elektroforese. Kunnen leerlingen eenvoudige DNA-profielen begrijpen en interpreteren. Biologie en module Forensisch Onderzoek van NLT Genen en DNA DNA bevat erfelijke informatie bij een menselijke cel ligt het DNA opgeslagen in de kern elke cel van een organisme bevat hetzelfde DNA en dezelfde genen DNA bevat een aantal genen die informatie bevatten voor het goed functioneren van een cel menselijk DNA bevat ongeveer genen verdeeld over 23 chromosomen bij bevruchting levert elke ouder 23 chromosomen

3 (geslachtscellen bevatten dus 23 chromosomen en lichaamscellen 46) de geslachtschromosomen zijn de chromosomen die het geslacht bepalen. Een vrouw heeft XX, een man heeft XY als een organisme voor een bepaald gen twee gelijke allelen heeft, dan noemt men dit een homozygoot organisme. Als het twee verschillende allelen heeft, noemt men het organisme heterozygoot. - bij celdeling wordt het DNA verdubbeld (replicatie) en vervolgens gelijk verdeeld over de twee dochtercellen (mitose) ieder mens heeft een unieke genetische code Benodigde lestijd Op deze module kan worden aangesloten met Ontwikkeld door Meer informatie? De moleculaire structuur van DNA een DNA molecuul heeft een dubbele helixvorm DNA is opgebouwd uit 4 basen (A, T, G, C) een basepaar wordt gevormd door A/T of C/G een nucleotide is opgebouwd uit een suiker, fosfaat en een base Inleidende les (30 50 minuten), practicum (180 minuten) TCATTCATTCAT Short tandem repeats (inhoudelijke verdieping) Wie van de drie? (inhoudelijke verdieping) Kruiswoordraadsel (afsluiting en beoordeling practicum) Puzzelen met pieken PLUS (inhoudelijke verdieping)* De reizende rechter (meningsvormende module) PO en toetsvragen (toetsing) * in ontwikkeling Forensic Genomics Consortium Netherlands, in samenwerking met Centre for Society and Genomics Dit DNA-lab is te volgen aan de Its Academy, Universiteit van Amsterdam Neem contact op met de ontwikkelaar en coördinator: Gerrianne van der Velde forensisch@dnalabs.nl

4 DNA-lab dag Workshop Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Casus: overval op supermarkt In het practicum gaan jullie aan de slag als forensisch DNA-experts met de volgende zaak: Geweldadige overval op supermarkt KOOTWIJKERBROEK - 11 november 2009 Woensdag 11 november, rond uur, overvallen drie mannen een kleine supermarkt in het Gelderse Kootwijkerbroek. Net na opening van de winkel betreden twee mannen de winkel. De derde persoon, vermoedelijk ook een man, blijft op de uitzicht staan net buiten de supermarkt. De drie mannen dragen een bivakmuts om niet herkend te worden. Meteen na binnenkomst gaat een van de overvallers naar de caissière toe en gaat achter haar staan. Hij pakt haar ruw vast en dwingt haar geld af te staan. De caissière raakt door het geweld licht gewond aan De haar Officier lip. De van cassiere Justitie opent heeft besloten de kassalade verder in te opdracht gaan tot van vervolgonderzoek overvallers. De om drie vast overvallers te stellen of gaan de er verdachten vervolgens inderdaad met een nog de overvallers onbekend geldbedrag zijn. Jullie, de en DNA-experts een hele lading van sigaretten het NFI, ontvangen vandoor in daarom een rode een auto. politierapport De caissière en blijft een beduusd benoeming achter van en de belt Officier vervolgens van Justitie de politie. met een opdracht tot DNA-onderzoek. Lees het politierapport en de benoeming van de Officier van Justitie op de volgende Mede door pagina een goed signalement dat werd afgegeven door de caissière en door camerabeelden in en buiten de supermarkt hield de politie nog geen 40 minuten later twee verdachten aan in de buurt van de supermarkt. De derde verdachte wordt nog gezocht. De Officier van Justitie heeft besloten verder te gaan tot vervolgonderzoek om vast te stellen of de verdachten inderdaad de overvallers zijn. Jullie, de DNA-experts van het NFI, ontvangen daarom een politierapport en een benoeming van de Officier van Justitie met een opdracht tot DNA-onderzoek. Lees het politierapport en de benoeming van de Officier van Justitie op de volgende pagina Ontdek de nieuwe wereld van genomics

5 DNA-lab dag Workshop Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Onderzoeksaanvraag forensisch DNA-onderzoek Regio: Politie Gelderland Naam aanvrager: Dhr. T.W. van Dalen Datum aanvraag: 16 november 2009 Referentienummer: Prioriteit: Laag Omschrijving van het misdrijf Korte omschrijving misdrijf: Deze zaak gaat om een overval van drie overvallers op een supermarkt aan de schoolstraat in Kootwijkerbroek. De overval vond plaats rondom uur s morgens. De overvallers dwingen de cassieres met geweld geld af te staan. Twee verdachten worden rondom uur opgepakt in de buurt van de supermarkt. Na een zoekactie wordt er een bivakmuts gevonden in de buurt van de supermarkt. Deze bivakmuts lijkt op de bivakmuts die werd omschreven door het slachtoffer en lijkt op de bivakmuts die te zien is op camerabeelden van de supermarkt. Datum delict: 11 november 2009 Wetsartikelen: Artikel 312 lid 1 SR / diefstal met geweld Te onderzoeken sporenmateriaal: Bivakmuts, gevonden in prullenbak op nog geen 500 meter van de supermarkt te Kootwijkerbroek. Deze bivakmuts lijkt op de bivakmuts die werk omschreven door het slachtoffer en lijkt op de bivakmuts die te zien is op de camerabeelden. Referentiemonster wangslijmvlies van slachtoffer Referentiemonster wangslijmvlies van verdachte 1 Referentiemonster wangslijmvlies van verdachte 2 Opdracht Officier van Justitie De Officier van Justitie benoemt jullie klas tot forensisch DNA-experts. De vraagstelling luidt: Van elk van de stukken van overtuiging dient indien mogelijk celmateriaal te worden afgenomen ter vaststelling van het bijbehorende DNA-profiel, waarna het verkregen profiel dient te worden vergeleken met dat van aangehouden of nog aan te houden verdachten en van derdebetrokkenen (slachtoffer) in dit onderzoek. Indien geen overeenkomsten worden gevonden dient het profiel te worden opgeslagen in de DNA-databank en te worden vergeleken met de daar aanwezige profielen. Ontdek de nieuwe wereld van genomics

6 DNA-lab dag Workshop Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Waarnemingenblad Onderzoek bivakmuts Schrijf hier op welke onderdelen je van het stuk van overtuiging (SVO), in dit geval de bivakmuts, hebt bemonsterd. Schrijf ook op waarom je juist deze sporen hebt bemonsterd. Bloedtest Teken hier het resultaat van de bloedtest. Beschrijf hiernaast welke conclusie je hier uit kunt trekken. Speekseltest Teken hier het resultaat van de speekseltest. Beschrijf ook welke conclusie je hieruit kunt trekken. Ontdek de nieuwe wereld van genomics

7 DNA-lab dag Workshop Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken DNA-profielen Vul in onderstaande tabel de DNA-kenmerken in van jullie monster. Vul de tabel aan met de resultaten van je klasgenoten. Geslachtskenmerk TH01 D18S51 FGA D8S1179 Slachtoffer: Verdachte 1: Verdachte 2: Speekselspoor : Bloedspoor: Welke conclusie kun je hieruit trekken? Zeldzaamheidswaarde Van welk van de gevonden DNA-profielen wil je de zeldzaamheidswaarde weten? Waarom is het belangrijk om de zeldzaamheidswaarde van dit DNA-profiel te weten? Berekenen zeldzaamheidswaarde Frequentie TH01:. Frequentie D18S51:. Frequentie FGA:... Frequentie D8S1179:.. Frequentie van het volledige profiel = freq.th01 x freq.d18s51 x freq.fga x freq. D8S1179 =. Het matchende DNA-profiel heeft een zeldzaamheidswaarde van 1 op... Ontdek de nieuwe wereld van genomics

8 DNA-lab dag Workshop Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Rapportage Rapporteer hier je bevindingen. Dit rapport gaat naar de Officier van Justitie. Ontdek de nieuwe wereld van genomics

9 Forensisch DNA-onderzoek: puzzelen met pieken Waarom forensisch DNA-onderzoek? Forensisch DNA-onderzoek is hot! In het nieuws (zie filmpje) Crime Scene Investigation DNA-lab dag 9 maart 2012 Kim van den Bogaert & Michelle Claushuis Practicum Puzzelen met pieken Jongste DNA-lab (sinds maart 2010) Reizende variant Its Lab, te volgen op lokatie Science Park, Amsterdam Uit te breiden met extra onderdelen, zoals videoconferencing met experts van het NFI Te combineren met andere Its Labs neem contact op met coördinator Gerrianne van der Velde Aansluiting bij Natuur, Leven en Technologie Verdieping van hoofdstuk forensisch DNAonderzoek (bijna) alle belangrijke concepten komen in het practicum terug Theorie praktijk Op deze manier krijg je naast de theoretische kennis ook goede praktijkkennis Het is toepassen van de module met moderne apparatuur Het was uitgebreider dan de module, wat het interessanter maakte Casus: overval op supermarkt Benoeming door Officier van Justitie Officier van Justitie benoemt jullie tot deskundigen voor het DNA-onderzoek Tot jullie beschikking krijgen jullie: Bivakmuts Referentiemateriaal Slachtoffer Verdachte 1 Verdachte 2 1

10 Stappen in forensisch DNA-onderzoek Onderzoek naar biologische sporen op bivakmuts DNA-profiel maken uit sporen gevonden op bivakmuts Vergelijkend DNA-onderzoek DNA-databank Rapportage aan officier van justitie DNA-profiel maken van referentiemonsters Werken in een forensisch lab Beschermende kleding Altijd iemand die je handelingen controleert Zeer nauwkeurig en netjes werken Niet eten of drinken Goed nadenken over wat je doet/ziet Vragen als je iets niet weet! Pipetteren 50 µl 20 µl 5 µl Op zoek naar sporen op bivakmuts Gebruik altijd een nieuwe pipetpunt Pipet altijd rechtop houden Gebruikte pipetpunten in afvalbakje (deksel) Beschermende kleding aan! Bril meenemen Speekseltest (deel 1) VERGEET NIET EEN PIPETPUNT OP JE PIPET TE GEBRUIKEN! GEBRUIKTE PIPETPUNTEN IN JE AFVALBAK (DEKSEL BAKJE) Oefen eerst met water uit het blauwe epje (W) Probeer 5 µl (rode pipet), 20 µl (gele pipet) en 50 µl (blauwe pipet) water te pipetteren Voeg 200 µl extractie buffer (E) uit het groene epje toe aan het roze epje met je monster (stukje bivakmuts) Zorg dat je monster goed in de buffer zit (je kunt met een losse pipetpunt je monster in de vloeistof duwen) Zet het epje met monster in je rekje Voer de bloedtest uit (vraag de assistenten om de benodigdheden en uitleg) Speekseltest (deel 2) Pipetteer 50 µl van de extractiebuffer uit je roze epje (epje met monster) in een leeg geel epje Pipetteer 50 µl van de running buffer (R) uit het paarse epje hierbij Pipetteer de vloeistof (100 µl) in het onderste gaatje van de RSID-speeksel (saliva) strip (haal deze uit het witte pakketje) Vul de resultaten in op je werkbladen achterin je werkboekje 2

11 Bloedtest Werking speekseltest Tetrabase (kleurloos) + peroxide Test ongeldig Geen speeksel aanwezig Speeksel aanwezig Katalysator: hemoglobine Blauw gekleurd product + water Reageert de test op eiwitten of DNA? Theorie: short tandem repeats DNA Elke cel van 1 individu heeft hetzelfde DNA Waarom is dit belangrijk voor forensisch DNA-onderzoek? Coderend vs. niet-coderend DNA Menselijk DNA is voor een deel coderend Minder dan 2 % van het DNA Genen overgrote deel van DNA is niet coderend Meer dan 98 % van het DNA O.a. short tandem repeats 3

12 Short tandem repeats STRs op verschillende chromosomen Basis van forensisch DNA-onderzoek 4 basen steeds herhaald (bv. GCAC-GCAC-GCAC) Aantal herhalingen = DNA-kenmerk Weergeven met cijfer Aantal herhalingen van short tandem repeat voor ieder individu verschillend Short tandem repeats zeggen niets over uiterlijke kenmerken, ziektes, etc. Bron: 'De Essenties van forensisch biologisch onderzoek; Humane biologische sporen en DNA' en/of A.J. Meulenbroek. Homozygoot Heterozygoot Standaard forensisch DNA-onderzoek: 15 loci + geslacht 98% van het DNA is niet coderend 15 loci Per locus 2 DNA-kenmerken Technieken forensisch DNAonderzoek DNA-kenmerken gelijk of verschillend; weergegeven met cijfer(s) 4

13 DNA-isolatie op het forensisch lab DNA-isolatie Monster lyseren om cellen kapot te maken Gelyseerde monster op kolom brengen alleen DNA bindt aan membraan in kolom Wassen met buffer om restjes weg te wassen DNA blijft gebonden aan kolom DNA van kolom losmaken met elutie-buffer Je hebt nu gezuiverd DNA! Team 1: geïsoleerd DNA van slachtoffer Team 2: geïsoleerd DNA van verdachte 1 Team 3: geïsoleerd DNA van verdachte 2 Team 4: geïsoleerd DNA van speekselspoor Team 5: geïsoleerd DNA van bloedspoor Polymerase kettingreactie (PCR) Filmpje PCR Voor- en nadelen PCR Voordelen Heel veel specifieke stukjes DNA door kopieren Snel Mogelijk om met kleine hoeveelheden te werken Minder arbeidsintensief dan eerder gebruikte methodes Nadeel Zeer gevoelig (kans op contaminatie groter) Multiplex PCR In forensisch DNA-onderzoek niet één, maar meerdere stukjes DNA vermeerderen = multiplex PCR 5 STRs op verschillende chromosomen Amelogenine (X/Y) TH01 D18S51 FGA D8S Hoeveel primers nodig? 5

14 Multiplex PCR Teamnummers Team 1: geïsoleerd DNA van slachtoffer Team 2: geïsoleerd DNA van verdachte 1 Team 3: geïsoleerd DNA van verdachte 2 Team 4: geïsoleerd DNA van speekselspoor Team 5: geïsoleerd DNA van bloedspoor Klaarmaken monsters voor maken van DNA-profielen Label een leeg pcr-epje met je groepsnummer Pipetteer 5 µl van je sample (het pcr-epje met je groepsnummer) in het lege pcr-epje Pipetteer 5 µl van de capillaire gelelektroforesemix (p) erbij Breng je epje naar het QIAxcel-apparaat (capillaire gel-elektroforese) Starten capillaire gel-elektroforese Gel-elektroforese Capillaire gel-elektroforese Tijd (t) 6

15 Hoeveel pieken verwacht je? Bekijken resultaat capillaire gel-elektroforese Interpreteren resultaten Wat kunnen we hieruit concluderen? Grootte van het fragment bp = baseparen D8S1179 Grootte Freq.NL Aantal hh. (bp) Locus: Amel TH01 D18S51 FGA D8S1179 Slachtoffer: X/X 9/9 13/ /26 10/12 Verdachte 1: X/Y 9/9.3 13/16 21/24 10/13 Verdachte 2: X/Y 9/10 10/14 24/25 13/15 Speekselspoor: X/Y 9/10 10/14 24/25 13/15 Bloedspoor: X/Y 9/10 12/13 19/19 8/13 Wetenschappelijke bewijswaarde Wetenschappelijke bewijswaarde Hoe groot is de kans dat de DNA-profielen bij toeval matchen? Alleen berekenen bij match waarom? D8S1179 Grootte Freq.NL Aantal hh. (bp) zeldzaamheid locus D8 = * * 2= Kans dat iemand deze combinatie heeft voor dit locus is 5,4% 7

16 Rapportage match Welke DNA-profielen wel/niet matchen Waar deze DNA-profielen vandaan komen Berekende frequentie van matchende profiel DNA-profiel van 10 of meer loci: frequentie altijd kleiner dan 1 op 1 miljard NB De kans dat een broer van deze verdachte dit DNAprofiel heeft is veel groter (ongeveer één op tienduizend). Evt. resultaten door zoeken in DNA-databank Waarom geen absolute herkomstuitspraak? Extreem zeldzaam betekent niet uniek Eeneiige twee- of meerlingen Kans dat broer/zus matcht is groter dan een willekeurig gekozen persoon Kans op fouten Meer informatie? Gerrianne van der Velde, MSc. Ontwikkelaar en coördinator Puzzelen met pieken Vragen? forensisch@dnalabs.nl T: Science Park 904, kamer C XH Amsterdam 8