UTILIZZO IN GENETICA FORENSE DEL DNA MITOCONDRIALE

Per le sue caratteristiche, il DNA mitocondriale è particolarmente adatto nei seguenti casi:

”¢  Campioni biologici in cui il DNA è scarso o degradato: capelli, denti, ossa, reperti fossili.

”¢  L'unico DNA di riferimento è quello parentale. In questo caso l'identificazione è supportata dall'identità del DNA mitocondriale nei parenti per linea materna.

Nelle Scienze forensi vengono usate le regioni di controllo (HV), altamente variabili nell'uomo.

Eredità del DNA mitocondriale
Nell'uomo i mitocondri sono ereditati per linea materna. In assenza di mutazioni, ciascuno eredita un DNA identico a quello della madre.

Nella 2° generazione e in quelle successive, solo i discendenti per linea materna condividono lo stesso DNA mitocondriale

DNA mitocondriale: regioni variabili
In Scienze forensi si utilizzano due regioni polimorfiche, (HV1 e HV2) costituenti il cosiddetto D-loop mitocondriale, lunghe complessivamente circa 600 bp.

La frequenza stimata di mutazioni è di 1 su 50 generazioni (Gill et al. 1996), il che rende queste regioni confrontabili in un ampio intervallo di generazioni.

DNA mitocondriale: Eteroplasmia
Dato il gran numero di mitocondri in una cellula, si può presentare il caso in cui una popolazione di mitocondri abbia una sequenza differente. Tale condizione, in cui si ha la presenza di basi differenti in una medesima posizione è conosciuta come eteroplasmia.

I discendenti possono ereditare una proporzione variabile delle due popolazioni e nel corso del tempo una popolazione può fissarsi a scapito di un'altra, ripristinando una condizione di omoplasmia.

Il primo caso di eteroplasmia osservata in Scienze forensi riguarda l'analisi dei resti dei Romanov (Gill et al., 1994).

DNA mitocondriale: analisi di sequenza
Per convenzione, le sequenze di DNA mitocondriale umane sono descritte utilizzando come riferimento la prima sequenza completa di mitocondrio pubblicata (Anderson et al, 1981), chiamata sequenza di Anderson o "Cambridge reference sequence".

Ogni sequenza può essere archiviata annotando la posizione dei residui differenti rispetto alla sequenza di Anderson e il tipo di differenza. Esempio: una differenza da A a G in posizione 243 può essere annotata come: 243 G.

Valutazione statistica dei confronti con DNA mitocondriale
Per definizione il DNA mitocondrale non può essere usato per identificare una persona rispetto ad un parente in linea materna (parenti in linea materna hanno sequenze uguali).

E’ invece possibile stabilire la probabilità che due sequenze uguali indichino un effettivo rapporto di parentela, piuttosto che un match casuale.

Per questo è necessario riferirsi a database di sequenze mitocondriali da diversi individui di una popolazione

Metodo usato da Gill et al. (Nature Genetics, 1994 6, 130-135):
Il grado di certezza per l’assegnazione di una sequenza ad una famiglia si esprime come rapporto tra le probabilità di due ipotesi alternative: probabilità che il campione appartenga alla famiglia rispetto alle probabilità che il campione non appartenga alla famiglia.

LR (likelihood ratio)= P(E)/P(E’)

Nel caso di due sequenze identiche la probabilità di appartenenza alla stessa famiglia si può calcolare come la probabilità che le sequenze non abbiano subito mutazioni nell’intervallo di generazione.

P(E)=e-^gm

g=generazioni,
¤=mutation rate: n° di mutazioni che in media sono accumulata in una generazione (stima: 1/50)

La probabilità che due sequenze siano identiche per caso si può calcolare come:

P(E’)=F

F= frequenza osservata nel database

Un limite alle stime statistiche è dato dal fatto che i dati di popolazione sul polimorfismo mitocondriale sono ancora scarsi.

E’ quindi probabile che le stime della frequenza basate sulla frequenza osservata siano poco accurate. Per queste ragioni si preferisce non presentare un valore di probabilità nei casi riguardanti il DNA mitocondriale. Questo ad esempio è l’orientamento dell’FBI:

“Currently, the FBI Laboratory does not provide frequency estimates of mtDNA types in laboratory reports because of the restrictions mentioned previously involving the database size. The FBI states only the number of occurrences of a mtDNA sequence in the current database. To date, the number of mtDNA sequences present in the general population is unknown because not all sequences have yet been observed”.

(http://www.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july1999/dnatext.htm)