Alec Jeffreys sleepte onlangs de Heinekenprijs voor Biochemie en Biofysica in de wacht voor zijn ontdekking van de genetische vingerafdruk. Wat behelst zijn onderzoek?

“De techniek DNA-fingerprinting noemen was het slimste wat ik toen heb gedaan”, meent Alec Jeffreys, de ontdekker ervan. “Had ik haar de echte wetenschappelijke naam gegeven, dan was het meteen afgelopen”, zegt de Britse hoogleraar genetica van de Universiteit van Leicester terwijl hij zijn duim als een denkbeeldig mes langs zijn keel haalt. DNA-fingerprinting

is inmiddels niet meer weg te denken uit modern forensisch onderzoek.

In 1985 werd DNA-bewijs voor het eerst toegelaten in een rechtszaak. Het betrof een Afrikaans jongetje dat de Britse emigratiedienst niet wilde toelaten. Een DNA-test bewees toen dat de vrouw die hem in Engeland wilde opnemen ook echt zijn tante was. Voor de aanvaarding van de techniek heeft het volgens Jeffreys geholpen dat het een zaak betrof waarin de “toch al te machtige en opdringerige overheid” het onderspit moest delven.

De DNA-vingerafdruk is geboren met de toevallige ontdekking van minisatellieten (zie kader). Jeffreys realiseerde zich de betekenis van de grote variaties in het aantal herhalingen in de minisatellieten. Dit aantal is namelijk uniek voor ieder individu en dus heel geschikt als ‘vingerafdruk’. Dat geldt nog meer voor de herhalingen in microsatellieten, dit zijn kleinere gebieden in het DNA, rijk in het motief CA. Om de duizend basenparen is er wel een microsatelliet te vinden. De microsatelliet is hierdoor ideaal voor vergelijkende genetische analyses. De ontwikkeling van PCR heeft een grote invloed gehad op de efficiëntie van DNA-fingerprinting. Die is er volgens Jeffreys enorm door vooruitgegaan.

DNA-BIBLIOTHEKEN

Jeffreys maakt zich grote zorgen over het oneigenlijk gebruik van de databanken met genetische informatie, die overal ter wereld worden opgezet. “De Britse database is momenteel de grootste van de wereld met 3 miljoen DNA-profielen op een bevolking van 54 miljoen.” Met enig misnoegen vergelijkt hij die met de magere Nederlandse bibliotheek van 30.000 profielen. In Engeland is iedereen die in aanraking komt met justitie verplicht om DNA af te staan. Jeffreys vindt dat er zo sprake is van discriminatie. Etnische minderheden en mensen met een lage sociaal-economische status hebben veel meer kans opgepakt te worden.

Jeffreys benadrukt de altruïstische toepassingen van zijn techniek. Hij wil dat DNA-profielen worden gebruikt om de onschuld van mensen te bewijzen, zoals bijvoorbeeld in het Innocence Project. De geneticus is voorstander van een niet-criminele bibliotheek met de DNA-profielen van de hele bevolking erin. “Je profiel zou zich kunnen ontwikkelen tot een soort persoonlijke pincode”, meent bij. “Denk aan 11 september. Toen moesten 25.000 stukken van lichamen bijeengezocht en geïdentificeerd worden. Al bekende DNAprofielen zouden het identificatieproces bij rampen enorm versnellen.”

Jeffreys benadrukt dat zo’n DNA-bibliotheek niet moet worden gebruikt om inbreuk te doen op de privacy van onschuldige mensen. “Het forensisch en medisch gebruik van een DNA-profiel moet gescheiden blijven”, stelt hij. Men moet niet ongevraagd aan de hand van een DNA-monster kunnen gaan onderzoeken wat voor genetische afwijkingen iemand heeft of voor welke ziektes iemand vatbaar is. De Heinekenlaureaat vreest bovendien het gevaar van discriminatie op basis van iemands genetisch profiel. Over het afleiden van uiterlijke kenmerken uit DNA voor forensische doeleinden is Jeffeys sceptisch. “Kenmerken zoals de gezichtseigenschappen zijn te complex om eenvoudig met DNA-analyse te bepalen.”

Voor de toekomst van DNA-fingerprinting ziet Jeffreys extra mogelijkheden door miniaturisering van de technologie. Dan is het mogelijk de analyse apparatuur naar de plek van de misdaad mee te nemen. De snelheid bij het analyseren van monsters is daarbij cruciaal. De snelste identificatie met behulp van DNA-fingerprinting tot nu toe was die van Saddam Hoessein. Binnen elf uur was duidelijk dat het werkelijk de Iraakse dictator betrof. “Dat was wel heel snel”, meent Jeffreys.

^{Bij de samenstelling van dit artikel is gebruikgemaakt van een interview met Alec Jeffreys door Hans van Maanen zoals gepubliceerd in de septemberuitgave van Akademie Nieuws.}

Kaders:

SATELLIETEN

Minisatellieten zijn regio’s in het DNA waar sequenties van tussen de tien en honderd basenparen een groot aantal keren achter elkaar voorkomen. De satellieten verschillen qua lengte van individu tot individu. Ze zijn vaak rijk aan de basen G en C, en bevinden zich in de buurt van fragiele chromosomale plekken. Rond de 10 procent van de menselijke minisatellieten zijn hypermutabel en vormen hierdoor de meest onstabiele gebieden in het humane genoom.

Microsatellieten zijn stukjes DNA die bestaan uit herhalingen die in aantal tussen individuen verschillen. Die herhalingen kunnen tussen de 1 tot 4 basenparen lang zijn. Een veelvoorkomend voorbeeld van een herhaling is CA.

FUNDAMENTEEL ONDERZOEK

DNA-fingerprinting heeft geleid tot meer fundamenteel onderzoek. De minisatellieten spelen namelijk een rol bij bepaalde erfelijke ziektes, zoals huntington. Een van de fundamentele vragen luidt: waarom zijn de satellieten zo variabel? De diversiteit in de lengte van minisatellieten lijkt het gevolg te zijn van het feit dat er snel en vaak mutaties kunnen plaatsvinden in deze stukjes DNA.

De satellietjes blijken zich in zogenoemde crossover hotspots te bevinden. In die gebieden vindt er, via paring van de twee kopieën van een chromosoom, uitwisseling plaats van stukken DNA. Die uitwisseling gebeurt vooral tijdens de productie van zaad- en eicellen, wanneer de chromosoomparing plaatsvindt. Met het bestuderen van zaadcellen kan dus de mutatiesnelheid in een enkel individu gevolgd worden. Jeffreys hoopt dat met dit onderzoek meer bekend zal worden over het fenomeen van genomische sequentiediversiteit.

Jeffreys is tevens geïnteresseerd in de invloed van milieufactoren op de mutatiesnelheid en -hoeveelheid in populaties. Uit proefdieronderzoek blijkt dat straling een abnormale toename in mutatiesnelheid in minisatellieten geeft. “Bijzonder is dat de verhoogde mutatiesnelheid overdraagbaar lijkt te zijn op het nageslacht”, vertelt Alec Jeffreys.

De onderzoeker trekt een lijn tussen bovenstaand onderzoek en het onderzoek naar mutatiesnelheden in mensen die beïnvloed zijn door stralingsincidenten, zoals de kernramp bij Tsjernobyl. “Maar een directe en blijvende invloed van straling op mutatiesnelheid is nog niet bewezen”, stelt Jeffreys. “Er is onderzoek dat de stelling bevestigt en weer ander onderzoek dat het ontkracht. En het blijft de vraag of het niet alleen afhangt van de hoeveelheid straling die iemand krijgt, maar ook in welke vorm het wordt ontvangen.”