48 - Rozpoznávání DNA (metody, extrahované rysy apod.)
neděle 21. května 2017
10:00
Liší se od klasických biometrik
Vyžaduje hmatatelný fyzický vzorek
Porovnání není provedeno v reálněm čase a ne všechny části jsou automatické
Z DNA se neextrahují rysy ani šablony, ale reprezentace DNA je ve formě vrozků - klasická metoda porovnává dva vedle sebe ležící vrozky v elektrofluerescenčním gelu
DNA je definitivním identifikátorem - je naprosto unikátní pro každého jedince planety
Pomocí DNA lze identifikovat informaci z každé buňky těla
Nejčastější použití je ve forenzní medicíně
Během života se vůbec nemění
Proces není kompletně automatizovaný
Pomalé a cenově nákladné vyhodnocení
Osobní údaje -  DNA obsahuje informace o rase, otcovství a zdravotním stavu jedince
Základy DNA
Pouze 4 nukleové kyseliny tvoří genetický kód DNA
Adenin
Thymin
Guanin
Cytosin
A-T
G-C
V DNA se nachází celkem 3 miliardy takovýchto párů
Replikace DNA
Během replikace se oba pásy DNA oddělí od sebe nebo se deformují
Je vytvořen nový komplementární pás za použití odkrytých základů jako šablon
Lidé mají 23 souhlasných párů chromozomů - dohromady 46
Od každého rodiče obdržíme 23 chromozomů
Sekvencování: získání kompletního kódu DNA daného organismu (např. sekvencování lidského genomu = získání kompletního kódu DNA člověka).
Profilování: technika používaná forenzními znalci pro vytvoření DNA profilu nějakého jedince. U profilování nás zajímají pouze části DNA potřebné pro identifikaci jedince, tedy pouze zmíněných 0,3%.
Extrakce
Metody
Používá fenol, chloroform a pro separaci DNA z buněk centrifugu
Trvá 3 hodiny
Chelex
Zahřívání a iminodiacetické kapičky pro navázání DNA na sebe
Trvá méně než 1 hodinu
Papírova FTA
Vzorek umístěn na papír, usušen a poté několikrát prán
Papír je poté možno použít ke kopírovací reakci
Trvání méně jak 1 hodina
Vzorek je rozpuštěn v zásaditém roztoku a DNA je odfiltrována
Trvá několik hodin
Pro izolaci DNA z biologického vzorku musí být zvýšen počet kopií
DNA musí být zkopírována před sekvencováním, aby byl zajištěn dostatek pro reakci
Sekvencování je krok generování profilu DNA.
Zkopírovaná DNA je nahrána do  genetického analyzátoru (sekvenceru) s fluerescenčně označenými komponentami A, T, C a G přidanými k DNA.
K systému je připojen elektrický proud a DNA části rostou kolem laseru - části, které prošly laserem, jsou nahrány a výsledně je vytvořen profil, který může být následně vizuálně prezentován
Délka trvání přibližně 30 minut na vzorek.
Metody profilování DNA
Restriction Fragment Length Polymorphism 
Extrahovaná DNA je rozstříhána na fragmenty pomocí speciálního enzymu.
Střih je proveden vždy, když je nalezena konkrétní krátká sekvence bází.
Fragmenty jsou od sebe odděleny procesem zvaným elektroforéza
Vzorek s fragmenty je umístěn na okraj agarosového gelu.
Působením připojeného el. proudu se fragmenty pohybují směrem k druhému konci gelu. 
Kratší fragmenty se pohybují rychleji než ostatní. 
Vzniklé spektrum je nepřehledné a nehodnotitelné.
Fragmenty jsou přeneseny na nylonovou membránu.
Na membránu jsou naneseny radioaktivně označené fragmenty DNA – tzv. sondy, které se nachytají pouze na ty fragmenty zkoumané DNA, které jsou s nimi identické.
Přebytečné sondy jsou vymyty a je pořízen RTG snímek membrány – zviditelní se pouze fragmenty se sondami.
Polymerase Chain Reaction  (PCR)
Každé kolo má 3 fáze: 
Denaturace DNA zahřátím na vysokou teplotu.
Ochlazení a napojování primerů na oddělené pásy (primery jsou krátké úseky volné DNA). 
Syntéza dvou nových molekul DNA pomocí polymerázy
Celý proces se opakuje, dokud není dostatek molekul pro sekvencování.
Délka trvání: 2-3 hodiny pro 32 cyklů
Výhodou je, že je možné nakopírovat si libovolné množství extrahované DNA – stačí i velmi malé množství
Short Tandem Repeat (STR)
99,7% DNA je sdíleno
0,3% DNA je variabliní
Ona 0,3%   (přibližně 1 milión nukletidů) určuje individualitu jedinců
Abychom mohli od sebe navzájem odlišit lidi, jsou právě třeba regiony DNA s vysokou proměnlivostí.
V současnosti existuje celkem 13 takových regionů (také nazývané locus), které se využívají v DNA profilování.
Každý počet opakování má statistiku s ní asociovanou, která může být porovnána s populací.
Většina DNA profilů uvádí jako výhodu jejich sílu – pravděpodobnost sdílení stejného profilu jinou osobou je přibližně 1 : triliónu!
Z extrahovaném vzorku jsou metodou PCR namnoženy vybrané regiony s vysokou variabilitou (locus). 
Namnožené vzorky jsou poté odděleny elektroforézou. 
Pomocí nylonové membrány mohou být vzorky buď chemicky vyvolány pro účely manuálního srovnání, nebo zpracovány pokročilejší metodou sekvencování, která změří počet opakování hledané sekvence v každé pozici.
Y-Chromosome Analysis
Analýza pouze chromozómu Y – vzorky od mužů.
Y se přenáší přímo z otce na syna – možné sledovat mužskou rodovou linii.
Žena nemá Y – Snadné odlišení a separace DNA z násilníkova spermatu od DNA z poševního sekretu oběti v případě znásilnění.
Odlišení a separace jednotlivých vzorků v případě směsi vzorků více mužů – pokud nejsou přímí příbuzní.
Závěr
Časové nároky
Extrakce DNA - 0,5 - 3 hodiny
Sekvencování DNA - 0,5 až 1 hodina
Celkový čas: Minimálně 3 hodiny
Nové technologie a výzkum výrazně snížily čas potřebný k tvorbě profilu DNA (přibližně pod 30 minut).
Závěr
Přirozenost DNA a stav současné technologie zabrňují DNA stát se efektivní biometriko
Obava osob ze zneužití informace z DNA - dědičné choroby, možné mutace, klonování…