Molekulare Altersschätzung

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Julia Lichtenwald, MSc.
0931 - 3186777
julia.lichtenwald@uni-wuerzburg.de 

Dr. rer. medic. Daniel Zaumsegel
0931 - 3183470
daniel.zaumsegel@uni-wuerzburg.de 

Thema

Die Forensische Molekularbiologie befasst sich traditionell mit der Identifizierung von unbekannten Spurenverursachern. Als klassische Methode dafür gilt die Analyse von autosomalen und gonosomalen Short-Tandem-Repeat-(STR)-Systemen (sog. „Genetischer Fingerabdruck“). Obwohl diese Methode die Forensik revolutioniert hatte, bleibt ein großes Problem der Technik weiter bestehen: Bei der STR-Analyse handelt es sich um eine rein vergleichende Untersuchung. Eine untersuchte Tatortspur kann entweder durch direkten Vergleich oder durch eine Recherche in einer DNA-Datenbank (z.B. Deutsche DNA-Analyse-Datei, geführt vom Bundeskriminalamt) mit sehr hoher Genauigkeit einer bekannten Person (Tatverdächtiger, Berechtigter, Opfer, etc.) zugeordnet werden. In Fällen, in welchen keine bekannten Vergleichspersonen zur Verfügung stehen, da es keinen Hinweis auf z.B. einen Tatverdächtigen gibt, und in welchen auch in der DNA-Analyse-Datei kein Treffer erzielt wird, da der tatsächliche Spurenverursacher bisher polizeilich nicht in Erscheinung getreten ist, scheitert die aktuelle Methode. Selbst bei ausreichender Menge von hochqualitativer DNA, die zu hervorragenden Analyseergebnissen führt, kann keine für die Strafverfolgung relevante Aussage getroffen werden.

Aus diesem Anlass beschäftigt sich die aktuelle forensisch-genetische Forschung vermehrt mit Methoden, um aus diesen forensisch hoch relevanten Spuren für die Ermittler nützliche Informationen zu gewinnen. Aktuelle Forschungsprojekte befassen sich unter anderem mit der Bestimmung von äußeren Körpermerkmalen (z. B. Augenfarbe, Hautfarbe, Haarfarbe), der biogeographischen Herkunft oder dem Alter des Spurenverursachers. Können diese Informationen aus der vorhandenen DNA-Spur abgeschätzt werden, lassen sich hierüber die Gruppen möglicher Tatverdächtiger ggf. einschränken und vielversprechende Ermittlungsansätze generieren.

Zunehmend wichtiger dabei wird, im Hinblick auf die weltweiten Migrationsbewegungen (wo z. B. das Alter der Flüchtlinge nicht sicher bekannt ist), die Entwicklung einer Methode zur molekularen Altersvorhersage. Für die „molekulare Altersschätzung“ hat sich insbesondere die Epigenetik als eine vielversprechende Methodik herauskristallisiert. In den letzten Jahren wurde belegt, dass der Methylierungsgrad der DNA an bestimmten Stellen im Genom tatsächlich in einer engen Korrelation mit dem Alter einer Person steht. Zur Bestimmung des Methylierungsmusters in der DNA wird in der Regel die Methode der Bisulfit-Konvertierung angewendet, bei der die DNA-Moleküle einer chemischen Behandlung unterzogen werden, um die Methylierung sichtbar zu machen. Diese Methode weist jedoch enorme Nachteile auf. Die Bisulfit-Konvertierung ist eine sehr harsche chemische Behandlung, bei der ein großer Teil der eingesetzten DNA zerstört wird. Dies allein ist für die forensische Anwendung schon problematisch, da in der Spurenuntersuchung regelmäßig nur sehr geringe DNA-Mengen vorliegen. Ein weiteres, potentiell größeres Problem dieser Methode scheint die Spezifität und die Verlässlichkeit der Konvertierung zu sein, da es Hinweise gibt, dass die Bisulfit-Konvertierung nicht vollständig und über das gesamte Genom gleichmäßig abläuft. Daher ist nicht auszuschließen, dass die mit dieser Methode nachgewiesenen Methylierungs-Muster nicht den tatsächlichen Methylierungsgrad wiedergeben.

Aufgrund der zahlreichen möglichen Probleme bei der Verwendung von Bisulfit-Konvertierung zur Methylierungsanalyse erscheint die Suche nach einer alternativen Methode sinnvoll. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens für die forensische molekulare Altersschätzung, welches die Bisulfit-Konvertierung überflüssig macht und eindeutigere Ergebnisse liefert. Der Fokus dieser Studie liegt auf der kürzlich entwickelten Sequenzier-Technik des Herstellers „Oxford Nanopore“, bei der nicht nur die DNA-Sequenz, sondern auch epigenetische DNA-Modifikationen gemessen werden können.

Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen nicht nur eine solide Datenbasis für die forensische molekulare Altersschätzung schaffen, sondern sie stellen viel mehr das Potential zur Revolutionierung von vielen weiteren forensischen epigenetischen Analysen dar.

Das Forschungsprojekt wird unterstützt durch den Universitätsbund Würzburg.

Publikationen

Naue J, Pfeifer M, Augustin C, Becker J, Fleckhaus J, Grabmüller M, Han Y, Heidorn F, Hollaender O, Klein-Unseld R, Kulstein G, Lichtenwald J, Neubauer J, Suarez P,  Haas C, Schneider PM, Vennemann M, Böhme P,  Arbeitsgemeinschaft Molekulare Altersschätzung der Deutschen Gesellschaft für Rechtsmedizin (2021) Forensische DNA-Methylierungsanalyse. Rechtsmedizin 31: 202-216