Генетическая экспертиза Y-хромосомы (тест семейной принадлежности)

Полная генетическая информация человека закодирована в ДНК - тонкой двойной спирали, которая находится в клетках в форме хромосом. У человека всего 46 хромосом (23 пары). Половину из них он наследует от матери, а другую половину - от отца. Одна из этих хромосом, Y-хромосома, существует только у мужчин, так как именно она определяет развитие мужского ребенка. Эта хромосома передается от отца к сыну без изменений (если не произошла мутация), что делает ее отличным объектом для исследования родства по мужской линии.

Y-хромосома представляет собой практически непрерывную цепь, которая проходит через поколения от наших древних предков из неолита и палеолита.

Начиная с первого человека, у которого была Y-хромосома, эта генетическая информация передается от отца к сыну, от сына к внуку, и так далее. Эта информация остается одинаковой у мужчин, находящихся на одной генетической линии. Братья, племянники, деды и внуки могут иметь одинаковую Y-хромосому, если не было мутаций. Y-хромосома становится своего рода генетическим "отпечатком" фамилии. Мужчины с одинаковой фамилией, в большинстве случаев, имеют одинаковую Y-хромосому. Проведя исследования среди мужчин с общей фамилией, можно определить, есть ли у них общий предок.

Однако этот "отпечаток" может теряться в исторических событиях, если у мужчины не осталось сыновей.

Чтобы понять, принадлежите ли Вы к интересующей Вас родословной, или выяснить, являетесь ли Вы потомком известного деда, или установить родство с родственниками за границей, может помочь генетическая экспертиза Y-хромосомы.

Для чего нужна генетическая экспертиза Y-хромосомы?

Экспертиза генетики Y-хромосомы является процедурой, которая позволяет выявить уникальные характеристики определенного биологического материала путем анализа Y-хромосомы.

Экспертиза генетики Y-хромосомы может подтвердить или опровергнуть родственные связи между двумя (или более) мужчинами, если есть предположения о связи по мужской линии.

В каких случаях необходима генетическая экспертиза Y-хромосомы?

• в рамках проведения экспертизы для установления родственной связи между двумя и более мужчинами: отцом и сыном, дедушкой и внуком, племянником и дядей (родным братом отца), двоюродными братьями (сыновьями братьев отца, кузенами);
• для выявления специфической ДНК мужского пола (Y-хромосомы) при анализе преступлений;
• для идентификации сильно искалеченных трупов или их останков;
• для проведения генеалогического теста на основе ДНК;
• для осуществления сиблингового теста;
• с целью определения истинного отцовства детей, когда пробы не могут быть получены у предполагаемых родителей;
• для установления родства для наследования;
• для подтверждения родственных отношений с целью миграции в другую страну.

Какие материалы необходимы для проведения генетической экспертизы Y-хромосомы?

Y-хромосома присутствует в каждой клетке мужского тела. При генетической экспертизе Y-хромосомы для установления связей родства обычно используются следующие типы образцов: буккальный эпителий (отрывок клеток с внутренней стороны щеки с помощью ватной палочки), образцы крови на ватных дисках или марле, ногти, волосы с фолликулами ("луковицы"), капля крови с пальца (0,3-0,5 мл), слюна или сперма.

Процедура взятия образцов тканей для генетической экспертизы Y-хромосомы по требованию суда проводится в присутствии свидетелей в соответствии с законодательством, включая:

• нормы статьи 35 Федерального закона от 31 мая 2001 года №73-ФЗ "О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации";
• пункт 84.4 "Порядок организации и проведения судебно-медицинских экспертиз в государственных судебно-экспертных учреждениях Российской Федерации" (Приказ Минздравсоцразвития РФ №346н от 12.05.2010 г.).

Сбор образцов для генетической экспертизы Y-хромосомы для личных целей (не связанных с судебным разбирательством) может осуществляться самостоятельно заказчиками, медицинским персоналом в медицинских учреждениях или генетиками в лабораториях Центра судебных экспертиз и исследований.

Что исследуют эксперты-генетики на Y-хромосоме?

Y-хромосома содержит в своей структуре повторяющиеся нуклеотиды - короткие тандемные повторы (STR, short tandem repeats). Эти повторы представляют собой последовательности из двух и более пар нуклеотидов (так называемых "кирпичиков", из которых состоит ДНК), которые непосредственно соседствуют друг с другом в генетической цепи. Количество таких повторов различно у каждого человека. STR-маркеры на Y-хромосоме обозначаются номерами DYS (DNA Y-chromosome Segment number) - это обозначения для участков ДНК на Y-хромосоме. Например, если в случае аллеля DYS393 число повторов равно 12, то это означает, что в последовательности нуклеотидов DYS393 содержится 12 повторов последовательности (AGAT)12. Обычно в рамках генетической экспертизы Y-хромосомы анализируется от 10 до 67 STR-маркеров. Проведение STR-теста позволяет определить индивидуальный гаплотип (комбинацию аллелей одной хромосомы, обычно наследуемых вместе).

Для идентификации аллелей Y-хромосомы, как правило, применяются наборы реактивов зарубежных компаний, таких как Applied Biosystems (AmpFlSTR Yfiler: DYS456, DYS389I, DYS390, DYS389II, DYS458, DYS19, DYS385a/b, DYS393, DYS391, DYS439, DYS635, DYS392, YGATAH4, DYS437, DYS438, DYS448), Promega Corporation (PowerPlex Y: DYS391, DYS389I, DYS439, DYS389II, DYS438, DYS437, DYS19, DYS392, DYS393, DYS390, DYS385a/b), QIAGEN (Investigator Argus Y-12 QS Kit: DYS393, DYS438, DYS392, DYS391 , DYS389-I, DYS19, DYS389-II, DYS439, DYS437, DYS390, DYS385), Biotype (Mentype® Argus Y-MHQS: DYS19, DYS385 a/b, DYS389I, DYS389II, DYS390, DYS391, DYS392, DYS393).

Также Y-хромосома содержит однонуклеотидные полиморфизмы - SNP (single-nucleotide polymorphism). Эти полиморфизмы представляют собой отличия в последовательностях ДНК всего в одном нуклеотиде (A, T, C или G). Эти маркеры характеризуются очень низкой скоростью мутации, что делает их важными объектами для изучения истории генетического происхождения человечества. Проведение SNP-теста может определить гаплогруппу (группу схожих гаплотипов, у которых есть общий предок, у которого произошла одна и та же мутация - однонуклеотидный полиморфизм).

Рассмотрим наиболее распространенные варианты, при которых проводится анализ полиморфных локусов на Y-хромосоме.

Пример № 1. Требуется установить связь между отцом и сыном

Если предполагаемый отец является биологическим отцом конкретного сына, то у них обоих в геноме должны быть идентичные копии Y-хромосомы. Это связано с происхождением сына от отца. Если это действительно так, то при анализе локусов любым из упомянутых выше комплектов реагентов все варианты аллелей у сына и отца будут совпадать.

Пример № 2. Необходимо установить родство между предполагаемыми дедом и внуком

Если предполагаемый дед является биологическим дедом определенного внука, то у них обоих в геноме, так же как и у отца "внука", должны присутствовать одни и те же копии Y-хромосомы, так как Y-хромосома от деда передалась его сыну, а от последнего - его сыну (внуку)

Пример № 3. Необходимо установить родство между дядей и племянником

Допустим, что предполагаемый дядя действительно приходится родственником своему племяннику. Тогда при исследовании локусов все аллельные варианты у дяди и племянника будут одинаковыми. Если дядя не является родным, то наличие более двух несовпадающих локусов практически исключает родство.

Как видно из вышеописанных примеров, задача генетической экспертизы Y-хромосомы заключается в том, чтобы проанализировать аллельные варианты полиморфных локусов, находящихся на Y-хромосоме. При определении родства по мужской линии аллельные варианты сопоставляют между предполагаемыми родственниками и определяют, являются они родственниками или нет. Для этого биологический материал, представленный на экспертизу, подвергают нескольким стадиям анализа:

• выделение ДНК из биологического материала. Процесс выделения ДНК из клеток является очень важным и трудоемким. На этом этапе очень важно, чтобы молекулы ДНК из окружающей среды не попали в пробирку с биологическим материалом (например, в состав домашней пыли входят отмершие и отшелушившиеся клетки кожи и частички волос). Поэтому выделение ДНК происходит в особо чистых помещениях и в специальных лабораторных боксах;
• на следующем этапе анализа происходит увеличение количества исследуемых аутосомных полиморфных локусов с одновременным включением в каждую копию локуса флюоресцентной метки. Это осуществляется с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР-реакции). На сегодняшний день ПЦР-реакция применяется во множестве молекулярно-биотехнологических методов - например, секвенировании ДНК, клонировании, направленном мутагенезе, диагностике наследственных заболеваний, во всех вышеперечисленных методах анализа генетических маркеров и других. Эта реакция была изобретена в 1983 году американским биохимиком Кэри Муллисом, за что в 1993 году он был удостоен Нобелевской премии;
• на заключительной стадии анализируют полученную смесь молекул ДНК. Для этого молекулы разной длины разделяют в пористом геле агарозы под действием электрического поля. Разделившиеся фрагменты ДНК, меченные флюоресцентной меткой, сканируются лазером, и их длина автоматически заносится в компьютер. Сравнивая полученные результаты между собой, а также со стандартным генетическим маркером, эксперт-генетик определяет степень их соответствия или различия. Этот этап анализа совпадения или несовпадения аллельных профилей ДНК осуществляется в соответствии с п. 3.4 Методических указаний Минздрава РФ № 98/253 от 19.01.1999 г. "Использование индивидуализирующих систем на основе полиморфизма длины амплифицированных фрагментов (ПДАФ) ДНК в судебно-медицинской экспертизе идентификации личности и установления родства".

Нормативно-правовая база для проведения генетической экспертизы Y-хромосомы (теста семейной принадлежности)

• Федеральный закон от 31 мая 2001 г. № 73-ФЗ "О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации";
• Приказ Минздравсоцразвития РФ № 346н от 12.05.2010 г. "Об утверждении Порядка организации и производства судебно-медицинских экспертиз";
• Семейный кодекс РФ. Глава 10 "Установление происхождения детей".