Kartierung der forensischen Marker in der Rechtsmedizin S. Lieske Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte HIPPOKRATES (460 - 377 v. Chr.) „Der Samen geht von dem gesamten Körper aus, gesunder von gesunden Teilen; kranker von kranken Teilen. Wenn nun von den Kahlköpfigen Kahlköpfige, von den Blauäugigen Blauäugige, von den Schielenden Schielende in der Regel gezeugt werden; und bei andern körperlichen Gebrechen dasselbe Gesetz obwaltet, was hindert da, dass von Langköpfigen Langköpfige gezeugt werden?„ ARISTOTELES (384 - 322 v. Chr.) Die Kinder werden ihren Eltern ähnlich geboren, sowohl am ganzen Körper als auch an einzelnen Teilen. Und zwar zeigt sich die Ähnlichkeit nicht nur in angeborenen, sondern auch in erworbenen Eigenschaften. Denn es ist vorgekommen, dass, wenn Eltern Narben hätten, die Kinder sie an derselben Stelle und in derselben Form aufwiesen. In Chalkedon z.B. zeigte sich bei einem Kind eines Vaters, der eine Brandmarke am Arm hatte, derselbe Buchstabe, nur nicht mehr so scharf ausgeprägt, sondern verschwommen." Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Wissenschaftlich erstmals 1926 in Wien Anthropologisches Gutachten Äußere Merkmale Hinterkopfaufnahmen Kieferwinkelbreiten 23. April 1931 Verfügung des Obersten Wiener Gerichtshofs Fehlen einer erbbiologischen Untersuchung in einem Vaterschaftsprozess sei Verfahrensfehler Dunkle Epoche während nationalsozialistischer Zeit „Arierparagraph“ ab 1933 „Amt für Rasseforschung“ Untersuchungen polygen bedingter Merkmale führen zu unsicheren und vielfach falschen Ergebnissen Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Gregor Johann Mendel (1822-1884) Kreuzexperimente mit Pisum sativum „Mendelsche Regeln“ „Vater der Genetik“ Karl Landsteiner (1868- 1943) Entdecker des A-,B,-0-Blutgruppensystems Entdeckung des Rhesusfaktors (Rh+, Rh-) 1930 Nobelpreis Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Blutgruppensysteme fast 50 Jahre dominierend Im Verlauf Entdeckung weiterer polymorpher Blutgruppensysteme 1900 Erytrozytäre, durch Antigen-Antikörper- Reaktion nachweisbare Merkmale Jahr A, B, 0 AB 1902 A1 A2 1911 2 Allel-Theorie 1924 MN P 1927 RH 1940 CcCW D Ee 1945 Kk Lu 1946 S 1947 Se/se Le a/b 1948 s 1951 Fy(a) Fy (b) 1953 Jk(a) Jk (b) 2000 Krause, D. 1999 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Erythrozyten- Systeme

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Serumelektrophorese (1955 Smithies) erster Serummarker: Haptoglobin (Hp1, Hp2 primär) 1900 Protein- Systeme Jahr HP 1955 Gm 1956 Gc (Tf) (1957) 1959 Ag Lp C3 = Pt 1968/69 Or Km 1973 C2/4/6/8 Bf Pi Gc, Tf, Pi (IEF) PLG 2000 Krause, D. 1999 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Erythrozyten- Systeme

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Erythrozytäre Enzympolymorphismen Erweiterung der Untersuchungs- und Ausschlussmöglichkeiten 1900 Erythrozytäre Enzympolymorphismen Jahr SEP 1963 6 PDG PGM 1964 ADA, AK GPT 1971 PGM (IEF) ESD 1973 GLO 1975 2000 Enzym- Systeme Krause, D. 1999 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Thomas Hunt Morgan (1866- 1945) Experimente mit Drosophila Aufkläung der genetischen Kopplung Entdeckung des Crossing-overs Erste Chromosomenkarte 1933 Nobelpreis Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Oswald Theodore Avery (1877- 1955) Desoxyribonukleinsäure als Träger der Erbsubstanz zusammen mit Colin M. McLeod und Maclyn McCarthy Im Laufe seiner Studien an Pneumokokken Francis Harry Compton Crick (1916 – 2004) James Dewey Watson (*1928) 1953 räumliches DNA- Bild Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Geschichte Dr. Edward Southern 1975 Southern Blotting Visualisierung als Bandenmuster radioaktive Exposition oder alternative Methoden (z.B. lichtemmittierende Markierung) Prof. Sir Alec Jeffreys (*1950) 1984 erster „DNA- Fingerprint“ als „Zufallsprodukt“ Zunächst Verwendung durch britische Einwanderungsbehörde Später auch zur Tätersuche/ -überführung Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg DNA- Polymorphismen Mutabilität z.B. durch ionisierende Strahlung (Hermann Joseph Muller - 1926) z.B. Replikationsfehler In codierenden und nichtcodierenden Abschnitten Struktur- und Längenunterschiede Polymorphismen Nucleotidaustausch Repeatvarianten Untersch. Anzahl von Tandem repeats nahezu identische DNA- Blöcke RFLPs DNA- Chips SNAP- Shots SNP Minisatelliten (VNTRs) Microsatelliten (STRs) Satelliten MLS (multi locus systeme) SLS (single locus systeme) PCR- Systeme Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Nachweis von Polymorphismen RFLPs (restriction fragment length polymorphisms) PCR (polymerase chain reaction) Restriktionsenzyme elekrophoretische Auftrennung Southern-Blot (früher mit radioaktiven DNA- Sonden) gezielte Vermehrung von DNA- Abschnitten Viele Loci gleichzeitig möglich (z.B.: Powerplex 16) Nachteil Hohe DNA Mengen nötig (ca. 5- 10 μg) Hochmolekulare DNA Überlagerung mehrerer Proben geringe Spurenmengen nötig (ca. 0,2- 2 ng) Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg DNA- Polymorphismen Vielzahl polymorpher DNA- Marker → geeignete Auswahl möglich Gute Handhabbarkeit Internationale Nomenklatur (Repeatanzahl) Robuste Systeme Klare Ergebnisse (geringe Neigung zu Stotterbanden) Hohe forensische Effizienz Polymorphic information content (PIC) Power of discrimination (PD) AVACH STR - Systeme Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Abstammungsbegutachtung Mindestens 12 Systeme auf 10 Chromosomen: Normalerweise werden die beiden DNA- Systemkategorien verwendet. Erythrozyten- Membranantigene Serum- Proteinsysteme Erythrozyten- Enzymsysteme HLA- System DNA-Single-Locus-Polymorphismen SLS- Systeme STR- Systeme AB0 MNSs RH (Rhesus) JK (Kidd) FY (Duffy) GC (Group-specific component) PI (Alpha-1-Antitrypsin) F13B (Faktor-13B) HP (Haptoglobin) A2HS (Alpha-2-HS) ORM (Orosomucoid) TF (Transferrin) PLG (Plasminogen) BF (Properidin-Faktor B) C3 (3. Komplement- komponente) PGM1 (Phospho-glucomutase-1) ACP (Acid phosphatase) GPT (Glutamat- Pyruvat- Transaminase) GLO (Glyoxalase) ESD (Esterase D) Serologisch nachweisbare Antigene der weissen Blut- körperchen z.B.: D14S13 MS31 MS43A MS8 YNH24 TPQ7 D3S1358 FGA ACTBP2 D8S1179 THO1 VWF D18S51 D21S11 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik – Medline Recherche 1990 - 2003 Forensic Science Journal of International Journal International Forensic Science of Legal Medicine Proceedings der ISFH Suche mit dem Medline- System und PubMed Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik - Gendatenbanken Genome Database: GDB 1990 an der „John Hopkins University“ gegründet 1999 vom „Bioinformatics Supercompuing Centre“ (BiSC) übernommen www.gdb.org National Center for Biotechnology Information: NCBI 1988 von C. Pepper als Teil der „National Library of Medicine“ gegründet umfangreiches System www.ncbi.nlm.nih.gov Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik - Gendatenbanken Center for Medical Genetics: CFMG 1994 als Teil der privaten „Marshfield Medical Research Foundation“ Schwerpunkt in der Suche nach krankheitsverursachenden Genen http://research.marshfieldclinic.org/genetics/ Cooperative Human Linkage Centre: CHLC Staatlich unterstütztes Genom- Zentrum Unter der Leitung von Jeffrey C. Murray www.chlc.org Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping Unklare Datenlage für SE33, D3S1358 und D7S1517 SE33: Hochpolymorphes System (79 Allele für deutsche Population) Hohe Diskriminationskraft (PD) und AVACH Eigentlicher Name ACTBP2 (human beta-actin related pseudogene H-beta-Ac-psi-2) von GDB unter ACTBP8 geführt (ACTBP2 → Chromosom 5) von NCBI dem Chromosom 6 zugeordnet keine Angaben für D7S1517 und D3S1358 Lagebestimmung durch RH- Mapping Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping Erzeugung von Chromosomenbruchstücken Fusionierung mit Hamsterzellen (Hybridzellen) Stanford G3 Radiation Hybrid Pannel RH01 (83 Proben) Untersuchung mittels PCR und Southern- Blot → Retentionsprofil Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping D3S1358 0000010000000000000100000000000000100000010001100010000000000001010000100R001000000 This email message has been sent automatically by the Stanford Human Genome Center RHserver in response to your submission. Duplicate markers are indicated with a (D) after the marker name, a LOD score is now given for duplicates. Reference Number: D3s1558 Stanford RH Panel: G3 Lowest LOD Reported: 4 Chromosome Value: 0 Results for G3.exampl ----------------------------------------- Submitted Vector:0000010000000000000100000000000000100000010001100010000000000001010000100R001000000 # SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs) 1 SHGC-79299(D) 3 14.04 0 Vector:00000100000000000001000000000000001000000100011000100000000000010100001001001000000 2 SHGC-21606(D) 3 14.04 0 3 SHGC-10592(D) 3 14.04 0 The number of markers searched was 9817. Thank you for using the SHGC RHSERVER. Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping D3S1358 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping D7S1517 00000110000000000000000000101000100000000000000100001000000000010100010000000000000 This email message has been sent automatically by the Stanford Human Genome Center RHserver in response to your submission. Duplicate markers are indicated with a (D) after the marker name, a LOD score is now given for duplicates. Reference Number: Stanford RH Panel: G3 Lowest LOD Reported: 4 Chromosome Value: 0 Results for D7S1517 ----------------------------------------- Submitted Vector:00000110000000000000000000101000100000000000000100001000000000010100010000000000000 # SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs) 1 SHGC-22049 7 6.38 32 Vector:00000110000000000000000000101000100000000000000100100000R0000001010100000R000000010 2 SHGC-1916 7 6.28 29 Vector:000000100000000000000000001010001000000000000001R0000000000000010100000000000000100 3 SHGC-772 7 5.51 46 Vector:00000110000000000000000000101000100001000000000110101000100000010101000001000000010 The number of markers searched was 9817. Thank you for using the SHGC RHSERVER. Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping D7S1517 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping Se33 01000001000000001100000000100000000000000000000001100000001100010110010111001000000 This email message has been sent automatically by the Stanford Human Genome Center RHserver in response to your submission. Duplicate markers are indicated with a (D) after the marker name, a LOD score is now given for duplicates. Reference Number: Stanford RH Panel: G3 Lowest LOD Reported: 4 Chromosome Value: 0 Results for G3.se33 ----------------------------------------- Submitted Vector:01000001000000001100000000100000000000000000000001100000001100010110010111001000000 # SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs) 1 RH111861 6 13.79 9 Vector:01000001000000001100000000000000000000000000000001100000001000010110010111001000000 2 SHGC-103889 6 12.69 13 Vector:01000001000000001100000000000000000000000000000001100000001001010110010111001000000 3 SHGC-79338 6 12.10 13 Vector:01000001000000001100000000000000000000000000000001100000001000010110010111000000000 The number of markers searched was 9817. Thank you for using the SHGC RHSERVER Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik RH- Mapping Se33 Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik Zum jetzigen Zeitpunkt wäre Arbeit einfacher zu erstellen. http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/ Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Methodik Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 3 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 4 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 6 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 8 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 11 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 12 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse – Chromosom 18 und 21 NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø (G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Ergebnisse - Demonstrationsbeispiel Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Zusammenfassung In der Regel Kombination von Markern auf unterschiedlichen Chromosomen Wenn mehrere Marker eines Chromosoms, dann Klärung der Lokalisation unumgänglich Nur bei gesicherter unabhängiger Vererbung kombinierte Anwendung Jedoch bei eng gekoppelten Markern Aufklärung von Defizienzfällen über mehrere Generationen möglich (Bsp.: Rh-Locus) Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Aktuelle Bedeutung „Hier sitzen Männer, vom Zweifel geplagt…“ BILD Zeitung Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Vielen Dank Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg