Tipos de ADN

Tipos de ADN en los que se estudian los marcadores genéticos

ADN nuclear

Siempre que sea posible se realizará el análisis de polimorfismos de este ADN, pues son los que más información nos darán en cuanto a la identidad de la muestra. Se encuentra en el núcleo, y se hereda mitad de la madre y mitad del padre, con excepción del ADN presente en el cromosoma Y masculino, que sólo se hereda por línea paterna.

Las características más importantes del ADN nuclear para identificación humana son:

1. Es único para cada persona, excepto en el caso de los gemelos univitelinos.
2. Permite establecer relaciones entre hermanos, primos, abuelos nietos, y otro grados de parentesco, porque como veremos, otros tipos de ADN sólo nos permitirán establecer relaciones de paternidad (cromosoma Y) y de maternidad (ADN mitocondrial).
3. Sirve para determinar el sexo de la persona de la que proviene una muestra porque se puede establecer la presencia de XX o XY en el par 23.
4. Posee un enorme potencial de estudio, por la gran cantidad de ADN no codificante y las regiones tipo STR y SNP.

Uno de los fragmentos de ADN nuclear más estudiados es la amelogenina. Se trata de un marcador muy útil porque nos informa sobre el sexo del individuo al que pertenece la muestra.

La amelogenina es un locus localizado en una región homóloga de los cromosomas sexuales. Existe una diferencia de 6 pares de bases entre el tamaño del alelo presente en el cromosoma X y el Y, que se debe a una pequeña deleción en el cromosoma X. El resultado de la amplificación por PCR de este locus en un ADN femenino (XX) será de una única banda, mientras que si el ADN es masculino (XY), el resultado serán dos bandas de distinto tamaño.

No obstante, hay que tener en cuenta que, aunque ocurre con muy baja frecuencia, se ha detectado la existencia de deleciones en esta región del cromosoma Y, de tal forma que una muestra masculina podría asignarse erróneamente como femenina. En este caso, el análisis de marcadores específicos del cromosoma Y permitirían una correcta asignación del sexo.

Después de una extracción de ADN en muestras que se encuentran en muy mal estado de conservación, se obtienen fragmentos de sólo 100-200 nucleótidos debido a su estado de degradación (rotura), con el agravante de que muchas veces estas muestras van acompañadas de Adn bacteriano. Por el contrario las muestras de tejido fresco proporcionan fragmentos de ADN de más de 10.000 nucleótidos.

Pero existen situaciones en las que es recomendable el análisis de otros tipos de polimorfismos como son los polimorfismos de ADN mitocondrial y polimorfismos ligados al cromosoma Y.

ADN mitocondrial

Existen numerosas mitocondrias en cada célula (entre 250 y 1000 según el tipo celular, las necesidades metabólicas y el tipo funcional) y varias copias de ADN mitocondrial en cada mitocondria, es decir, existen mayor cantidad de copias de ADNmt que de ADN nuclear por célula, de forma que hay una sola copia de ADN nuclear en una célula mientras que puede haber miles de copias de ADNmt. Este hecho hace que en muestras forenses muy críticas (con escasa cantidad de ADN o con ADN en mal estado) tenga más éxito el análisis de ANDmt que el de ADN nuclear. Sin embargo, el ADNmt presenta una peculiaridad, se hereda única e íntegramente de la madre, sin que exista ninguna combinación con el material del padre. Por este motivo se dice que es un genoma haploide.

La causa de que no exista mezcla con el material del padre es la siguiente: las mitocondrias del espermatozoide se localizan en el cuello (entre la cabeza y la cola), con el fin de aportar la energía que esta célula necesita para mover la cola y desplazarse en busca del óvulo. Al producirse la fecundación solo penetra en la célula femenina la cabeza del espermatozoide (con el ADN nuclear) quedando fuera la cola y el cuello, y con él todas las mitocondrias. Esto hace que el padre no aporte dicho material a su descendencia.

Las características básicas que lo hacen útil en investigación forense y antropológica son:

1. El elevado número de copias por célula que hace alguna de ellas resista las condiciones adversas sin ser degradada.
2. Su pequeño tamaño. Esto facilita la conservación en el tiempo a pesar de que las condiciones no sean apropiadas: al ser más pequeño que el ADN nuclear la probabilidad de verse afectado es menor.

Estas 2 características garantizan las estabilidad postmortal y una mayor resistencia que el nuclear.

Pero también tiene desventajas o puntos débiles como:

1. No es específico de cada persona, sino que se asocia a todas las personas que proceden de la misma madre, abuela materna, etc.
2. Sólo es útil cuando se trata de hacer estudios por vía materna, de modo que permite identificar a cualquier persona (hombre o mujer) frente a su madre, no frente a su padre.
3. Presenta gran dificultad técnica por lo que restringe su uso a laboratorios especializados.

Este tipo de ADN se utiliza sobre todo en los casos siguientes:

1. Cuando existe una gran degradación de las muestras por las malas condiciones de conservación en que permanecieron hasta que fueron encontradas en lugar del crimen o por la antigüedad que tienen. En este caso el ADN mitocondrial se encontrará en mejor estado que el nuclear debido a su mayor número de copias por célula. Tal es el caso de restos óseos y dientes antiguos o sometidos a condiciones extremas.
2. Cuando la cantidad de muestra de que se dispone es mínima (pelos sin bulbo por ejemplo). Un pelo con bulbo caduco o un fragmento de pelo contendrá una cantidad de ADN nuclear tan escasa que en principio los análisis de estas muestras mediante ADN nuclear resultará negativo.
3. En la identificación de restos biológicos y el establecimiento de una relación familiar cuando no se dispone de los progenitores y no queda más remedio que realizar una comparación con familiares más lejanos. Si se trata de familiares vía materna tendrán exactamente el mismo ADN mitocondrial aunque se trate de familiares lejanos. Un estudio de ADN nuclear en estos casos sería poco informativo ya que cuanto más alejada sea su relación familiar, menos alelos compartirán.
4. Cuando existe un sospechoso en un hecho delictivo pero se dispone de muestra de la cual no se conoce su procedencia, se puede recurrir al estudio del ADN mitocondrial de un familiar relacionado matrilinialmente para excluirlo.

Polimorfismos del cromosoma Y

El cromosoma Y sólo existe en varones y todos los individuos varones emparentados por línea paterna comparten el cromosoma Y (casi en su totalidad) pues se hereda directamente de padres a hijos sin mezclarse con ningún material procedente de la madre. Por tanto, sólo es posible identificar linajes paternos mediante el estudio de su cromosoma Y, mientras que no es posible identificar individuos. Respecto a los polimorfismos del cromosoma Y se analizan microsatélites (STRs).
Los principales problemas derivan de las características hereditarias del cromosoma Y:

1. No es único de cada persona, sino que es común para todos los pertenecientes a un linaje paterno común.
2. Sólo se puede aplicar a los hombres de modo que en un estudio de paternidad, como por ejemplo, no sirve para determinar si un hombre es padre de una mujer.

Existen varios casos especiales en los cuales el análisis de los polimorfismos del cromosoma Y son de gran utilidad:

• Casos de paternidad:

1. Casos de paternidad en los que no se dispone de material biológico de la madre. Nos bastará con disponer de la muestra del padre y compararla con la del presunto hijo para comprobar si ambas presentan idénticos polimorfismos Y.
2. En casos complejos en los que falta el padre, pero tenemos por ejemplo al abuelo.

• Casos de mezclas en agresiones sexuales:

1. Agresiones en las que el semen del sospechoso varón se encuentra mezclado con células de una víctima mujer: los polimorfismos del cromosoma Y son detectados de forma más sensible en el ADN de un individuo a pesar de que éste se encuentre inmerso en una gran cantidad de ADN femenino. Con marcadores nucleares esto no ocurre pues se detecta antes el material femenino sobre todo si la cantidad de células epiteliales femeninas es muy superior al número de espermatozoides. Además, el uso de polimorfismos de ADN del cromosoma Y nos permite incluir o excluir a un sospechoso cómodamente.
2. Delitos en los que el agresor es un individuo azoospermico: los individuos azoospérmicos tienen ausencia de espermatozoides en el eyaculado. Los espermatozoides son la mayor fuente de ADN en las muestras de semen, por lo que un individuo azoospérmico tiene mucho menos ADN seminal para el análisis. La cantidad de ADN por mililitro (mL) en el eyaculado de un individuo espérmico es aproximadamente de 450 microgramos (μgr) en los espermatozoides y de 30 μgr en los leucocitos y células epiteliales.

Por ello, en un individuo azoospérmico, el contenido de ADN es aproximadamente de sólo el 6.3% del contenido en un individuo espérmico. Por las mismas razones que en el caso anterior, es posible la detección de ADN de las células epiteliales y los leucocitos en eyaculados de individuos vasectomizados aunque se encuentre mezclado con ADN de la víctima.

1. Agresiones sexuales múltiples: el uso de los microsatélites del cromosoma Y en estos casos permite determinar el número mínimo de agresores.
2. Otros tipos de mezclas: En mezclas de sangre-sangre, o de sangre-saliva, o de sangre-pelos, el cromosoma Y es una herramienta de trabajo que puede aportar valiosa información.

• Como herramienta de «screening»:

1. En casos de agresión sexual: los polimorfismos Y pueden servir para relacionar rápidamente estos casos (bases de datos) y excluir sospechosos de manera rápida antes de profundizar en marcadores autosomicos.
2. En grandes catástrofes: Cuando en una catástrofe aparece un gran número de cadáveres puede ser interesante clasificarlos según sus polimorfismos Y para poder discriminar qué cadáveres tendremos que cotejar con cada familia antes de realizar los estudios de ADN nuclear autosómico. Esto resulta muy útil cuando, por ejemplo, los familiares vivos que se usan como muestras de referencia son los hermanos de las víctimas.

Para terminar este apartado diremos que tanto el ADNmt como los polimorfismos del cromosoma Y tienen mucho menos poder de discriminación que el ADN nuclear autosómico utilizado habitualmente. Ninguno de estos tipos de ADN identifica individuos, sino líneas familiares maternas y paternas.