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Im Menüpunkt "Übersicht" sind Einrichtungen unter verschiedenen Gesichtspunkten gruppiert: Kliniken, Abteilungen, Institute, Zentrale Einrichtungen und ähnliches.
Laufende Forschungsprojekte des Arbeitsbereichs Forensische Molekularbiologie
- Daktyloskopische Spuren auf Leichenhaut
- DNA-Analysen an Einzelmitochondrien
- X-chromosomale DNA-Polymorphismen in der Zentromerregion
- DNA-Analyse an Personen mit 2 mitochondrialen Genomen
- Analyse mitochondrialer Heteroplasmie
- Y-chromosomale Polymorphismen in einer finnischen Population
- Forensische „Low-volume“-Analysen auf einer zentrifugalen mikrofluidischen Reaktionsplattform
Daktyloskopische Spuren auf Leichenhaut
Der Nachweis von Fingerspuren des Täters an der Hautoberfläche des Opfers galt bisher als kaum möglich, da diese nur sehr selten überhaupt anzutreffen und spurentechnisch nicht auswertbar seien. Die Suche nach daktyloskopischen "Täter"-Spuren auf Leichenhaut wurde in der Literatur jedoch immer wieder thematisiert und vor allem in den USA wurden zum Teil aufwendige Verfahren hierfür entwickelt. Im Jahr 2000 wurde im Bundeskriminalamt mit einer Testreihe zur Suche und Sicherung von Fingerspuren auf Leichenhaut begonnen. Ziel war, eine einfache, kostengünstige und effektive Methode zu finden, die von den zuständigen Tatortsachbearbeitern akzeptiert und somit in "Echt"-Fällen angewendet werden kann. Im folgenden wurde mehrere Versuchsreihen in Zusammenarbeit mit dem Freiburger Institut für Rechtsmedizin durchgeführt.
Im Verlauf einer Versuchsreihe stellte sich die Frage, ob aus einer Fingerspur, die nicht auswertbar ist, molekulargenetisches Fremdmaterial (Täter-DNA) gesichert und typisiert werden kann. In ersten Tests, die allerdings unter optimalen Laborbedingungen durchgeführt wurden, konnte DNA-Material des Spurenlegers gesichert und typisiert werden. Die ersten Ergebnisse wurden im Rahmen einer europaweiten Studie, die von der Europäischen Union finanziert wird, überprüft, um die Verfahren zur Spurensicherung und zur Typisierung von Fremd-DNA zu verbessern. Die Ergebnisse werden im J Forensic Sci publiziert.
Publikationen
Lenertz O, Schönborn S, Bohnert M: Daktyloskopische Spuren auf menschlicher Haut - Ergebnisse einer praxisorientierten Versuchsreihe. Arch Kriminol 210: 129-136 (2002)
Färber D, Seul A, Weisser H-J, Bohnert M: Recovery of Latent Fingerprints and DNA on Human Skin. Results of the European Union-funded project “Latent Fingerprints and DNA on Human Skin“. J Forensic Sci (in press)
Ansprechpartner
Prof. Dr. med. Michael Bohnert
Dipl-Biol. Hans-Joachim Weisser
Homepage des Bundeskriminalamtes
DNA-Analysen an Einzelmitochondrien
Die Analyse mitochondrialer DNA ist eine gängige forensische Methode. Dennoch existieren viele offene Fragen z.B. zur mitochondrialen Heteroplasmie, v.a. bezüglich ihrer Entstehung, Verteilung und Häufigkeit innerhalb eines Organismus sowie ihrer forensischen Bedeutung. Bereits durchgeführte Einzelzellanalysen haben gezeigt, dass mitochondriale Sequenzheteroplasmie im Blut vorwiegend durch eine Mischung homoplasmatischer Zellen verursacht wird. Im Rahmen dieses Projektes soll untersucht werden, ob Sequenzheteroplasmie innerhalb einzelner Mitochondrien vorkommt.
Dafür sollen einzelne Mitochondrien mittels Durchflusszytometrie auf einem chemisch strukturierten Chip abgelegt und mittels hochsensitiver „Low-Volume“ (LV)-PCR analysiert werden. Neben einem verbesserten Verständnis der mitochondrialen Heteroplasmie, welches die Interpretation forensischer Daten erleichtern wird, soll durch eine weitere Erhöhung der Analysesensitivität die forensisch relevante Untersuchung sog. „Low-Copy-Number“ (LCN)-Proben optimiert werden. Die Etablierung einer Technik zur Analyse einzelner Mitochondrien kommt nicht nur der forensischen Spurenkunde, sondern auch anderen biomedizinischen Disziplinen zugute, die sich der mitochondrialen Forschung widmen.
Ansprechpartner
PD Dr. rer. nat. Dipl.-Biol. Sabine Lutz-Bonengel
X-chromosomale DNA-Polymorphismen in der Zentromerregion
Neben den Y-chromsomalen Polymorphismen wurde in den letzten Jahren eine Reihe von X-chromosomalen STRs (short tandem repeats) für die forensische Anwendung validiert. Aktuell werden im Institut für Rechtsmedizin mehrere X-STRs in der Zentromerregion untersucht. Da diese Region kaum rekombiniert wird, bilden die X-STRs im Zentromer stabile Haplotypen, die zur Aufklärung komplexer Abstammungsverhältnisse beitragen können, insbesondere bei defizienten Stammbäumen.
Neben der Entwicklung von Multiplexanalysen für die verschiedenen Systeme werden Untersuchungen zu Allelverteilung und –frequenzen in unterschiedlichen Populationen durchgeführt, um forensisch relevante populationsgenetische Parameter berechnen zu können.
Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit den rechtsmedizinischen Instituten der Universitäten Magdeburg und Leipzig durchgeführt.
Ansprechpartner
DNA-Analyse an Personen mit 2 mitochondrialen Genomen
Es wird allgemein akzeptiert, dass die mitochondriale (mt)DNA des Menschen rein mütterlich vererbt wird. Von väterlich vererbten Mitochondrien wurde bisher nur ein einziges Mal berichtet (Schwartz and Vissing, 2002). In diesem besonderen Fall handelte es sich um einen Myopathie-Patienten, der zwei unterschiedliche mitochondriale Haplotypen im Muskel aufwies. Der dominante Haplotyp zeigte eine 2bp- Deletion und entsprach ansonsten dem Haplotypen des Vaters, während der unterlegene Haplotyp mit demjenigen der Mutter identisch war.
Gegenwärtig konnten wir das Vorhandensein von zwei völlig unterschiedlichen mitochondrialen Haplotypen im Blut von drei gesunden, mütterlich verwandten Personen (Mutter, Tochter und Sohn) beobachten und in unabhängigen Laboren bestätigen.
Die Analyse autosomaler Short Tandem Repeats belegte die Verwandtschaft der drei Personen, ergab aber keine Hinweise auf das Vorliegen einer Mischung auf Ebene der Kern-DNA. Bei allen drei untersuchten Personen zeigten die Wangenschleimhautproben identische Haplotypen der Haplogruppe V. Im Gegensatz dazu wiesen die Blutproben jeweils ähnliche Mischungsmuster von zwei Haplotypen der Haplogruppen V und U4c1 auf.
Eine der großen Fragen ist jene nach der Häufigkeit der paternalen Vererbung mitochondrialer DNA im Menschen. Mit zunehmendem Vorkommen muss die Möglichkeit einer Rekombination mitochondrialer Genome erneut überprüft und bei der Abschätzung der Evolution des Menschen in Erwägung gezogen werden. Zudem hätte das Auftreten paternaler Vererbung Einfluss auf das Verständnis mitochondrial vererbter Krankheiten (und deren Beratung) und nicht zuletzt auf die Interpretation forensischer Falldaten.
Ansprechpartner
PD Dr. rer. nat. Dipl.-Biol. Sabine Lutz-Bonengel
Analyse mitochondrialer Heteroplasmie
Als mitochondriale Heteroplasmie wird das Vorkommen von mehr als einem Typ mitochondrialer DNA innerhalb eines Individuums bezeichnet. Man unterscheidet Sequenz- und Längenheteroplasmie. Eine Längenheteroplasmie tritt auf, wenn sich die Sequenzen in der Anzahl der Basen unterscheiden. Eine Sequenz- oder Punktheteroplasmie liegt vor, wenn die Basensequenzen an einer Position differieren.
Vor allem aufgrund zu wenig sensitiver Detektionsmethoden wurde die Häufigkeit von Sequenzheteroplasmie bisher unterschätzt. Es besteht Unsicherheit bezüglich der Erkennung und der Bewertung von Heteroplasmie in der forensischen Fallarbeit. Darüber hinaus ist es bisher ungeklärt, welchen Einfluss unterschiedliche Faktoren wie z.B. der Sequenzkontext, die Lage innerhalb des Amplifikats und bezüglich des Sequenzierungsprimers auf die Detektion und Darstellung von Punktheteroplasmie haben. Auch besteht Unsicherheit darüber, inwieweit die in vivo Situation von der herkömmlichen Analysemethode, der direkten Sequenzierung mitochondrialer Amplifikate, widergespiegelt wird.
Um die Abbildegenauigkeit der direkten Sequenzierung zu überprüfen, wurden bereits in Zusammenarbeit mit dem Institut für Gerichtliche Medizin in Innsbruck artifiziell hergestellte Punktheteroplasmien getestet. Hierbei zeigten sich zum Teil starke Schwankungen im wiedergegebenen Heteroplasmieverhältnis.
Diese Versuchsreihe wird nun in Zusammenarbeit mit dem Institut für Rechtsmedizin in Ulm mittels Pyrosequencing weiter untersucht.
Ansprechpartner
PD Dr. rer. nat. Dipl.-Biol. Sabine Lutz-Bonengel
Y-chromosomale Polymorphismen in einer finnischen Population
Es wird die Verteilung distinkter Y-Chromosomen in der finnischen Bevölkerung untersucht. Dafür werden sowohl Y-chromosomale short tandem repeats (STRs) als auch Y-chromosomale single nucleotide polymorphisms (SNPs) untersucht. Da im Rahmen von populationsgenetischen Studien eine große Anzahl von Proben untersucht wird, liegt einer der Schwerpunkte des Projekts in der Miniaturisierung des Versuchsansatzes. Vor allem SNPs können bereits erfolgreich auf einem chemisch Strukturierten Chip (siehe oben) in einem Reaktionsansatz von 1 µL tytpisiert werden. Durch das Arbeiten mit dem Chip kann ein deutlich verbesserter und vereinfachter Untersuchungsableuf erreicht werden. Darüber hinaus stellt die Untersuchung in einem 1µL-Ansatz eine erhebliche Kostensenkung gegenüber der konventionellen Reaktion in 25 µL dar.
Publikationen
Heinrich M, Braun T, Sänger T, Saukko P, Lutz-Bonengel S, Schmidt U: Reduced-volume and low-volume typing of Y-chromosomal SNPs to obtain Finnish Y-chromosomal compound haplotypes. Int J Legal Med 123: 413-418 (2009)
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Forensische „Low-volume“-Analysen auf einer zentrifugalen mikrofluidischen Reaktionsplattform
Die moderne forensische Spurenkunde beruht im Wesentlichen auf PCR-basierten Analyseverfahren. Ein grundlegender Antrieb für Forschung und Innovation ist der Bedarf an zunehmend sensitiven und robusten Untersuchungsmethoden. „Low-volume“-Techniken in reduzierten Reaktionsvolumina können zu einer Steigerung der Nachweisempfindlichkeit führen. In Verbindung mit einer zentrifugalen mikrofluidischen Reaktionsplattform, die am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg entwickelt wurde, soll ein hochsensitives, integriertes Amplifikations- und Detektionssystem für die forensische DNA-Analyse entwickelt werden („Lab-on-a-Chip“).
Als eine erste Anwendung wird ein System zur Bestimmung forensisch relevanter Spezies über den Nachweis artspezifischer Single Nucleotide Polymorphismen (SNP) bzw. Sequenzabschnitte entwickelt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf heimischen Wild-, „Nutz“-, Haus- und Kleintieren sowie auf der Abgrenzung zu biologischem Material menschlicher Herkunft. Als Referenzmethode dient die konventionelle Real-Time quantitative PCR (qPCR) mit spezifischen TaqMan-Sonden. Die zentrifugale mikrofluidische Reaktionsplattform soll die simultane, sensitive und kontaminationsfreie Analyse der Proben auf zahlreiche unterschiedliche Tierarten ermöglichen. Das Reaktionssystem ist auch für die Lebensmittelanalytik interessant, da hier aufgrund der Prozessierung von Lebensmitteln eine der Forensik vergleichbare Problematik der DNA-Degradation besteht.
Das Projekt wird von der DFG gefördert und in Kooperation mit dem IMTEK, dem Chemischen und Veterinäruntersuchungsamt CVUA Freiburg, der JLU Gießen und dem Arbeitsbereich Wildtierökologie und Wildtiermanagement des Forstzoologischen Instituts der Universität Freiburg durchgeführt.
Ansprechpartner
