Fenotipado de ADN

El fenotipado de ADN (feo- no -typeing) es el proceso de predecir el fenotipo de un organismo utilizando únicamente información genética recopilada del genotipado o la secuenciación del ADN. Este término, también conocido como fotomontaje molecular, se utiliza principalmente para referirse a la predicción de la apariencia física y/o la ascendencia biogeográfica de una persona con fines forenses.

El fenotipado de ADN utiliza muchos de los mismos métodos científicos que se utilizan para la medicina personalizada basada en información genética, en la que la respuesta a los medicamentos (farmacogenómica) y los resultados médicos se predicen a partir de la información genética del paciente. Las variantes genéticas significativas asociadas con un rasgo particular se descubren utilizando un enfoque de estudio de asociación de todo el genoma (GWAS), en el que se analizan cientos de miles o millones de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) para determinar su asociación con cada rasgo de interés. El modelado predictivo luego se usa para construir un modelo matemático para hacer predicciones de rasgos sobre nuevos sujetos.

Fenotipos previstos

Los fenotipos humanos se predicen a partir del ADN utilizando métodos directos o indirectos. Con métodos directos, las variantes genéticas vinculadas mecánicamente con la expresión variable de los fenotipos relevantes se miden y utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. Con métodos indirectos, las variantes asociadas con los componentes genéticos de la ascendencia que se correlacionan con el fenotipo de interés, como los marcadores informativos de ascendencia, se miden y utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. El método directo siempre es preferible, por razones obvias, pero dependiendo de la arquitectura genética del fenotipo, no siempre es posible.

Los métodos de determinación de ascendencia biogeográfica se han desarrollado mucho dentro de la comunidad genética, ya que es un paso clave de control de calidad de GWAS. Estos enfoques suelen utilizar la agrupación genética humana de todo el genoma y/o el análisis de componentes principales para comparar sujetos nuevos con individuos seleccionados con ascendencia conocida, como el Proyecto Internacional HapMap o el Proyecto 1000 Genomas. Otro enfoque es analizar marcadores informativos de ascendencia (AIM), SNP que varían en frecuencia entre las principales poblaciones humanas.

Ya en 2004, se recopiló evidencia que mostraba que la mayor parte de la variación fenotípica en el color del iris humano podría atribuirse a polimorfismos en el gen OCA2. Este documento, y el trabajo que cita, sentaron las bases para la inferencia del color del iris humano a partir del ADN, realizada por primera vez a nivel básico por DNAPrint Genomics A partir de 2009, grupos académicos desarrollaron e informaron sobre modelos predictivos más precisos para el color de los ojos y, más recientemente, el color del cabello en la población europea.

Más recientemente, empresas como Parabon NanoLabs e Identitas han comenzado a ofrecer servicios de fenotipado de ADN forense para las fuerzas del orden estadounidenses e internacionales. Sin embargo, la ciencia detrás de los servicios comerciales ofrecidos por Parabon NanoLabs ha sido criticada ya que no ha sido objeto de escrutinio en publicaciones científicas revisadas por pares. Se ha sugerido que no se sabe "si su capacidad para estimar la apariencia de un rostro es mejor que el azar, o si es una aproximación basada en lo que sabemos sobre la ascendencia".

El fenotipado de ADN a menudo se denomina "testigo biológico", un juego con el término testigo ocular. Así como un testigo presencial puede describir la apariencia de una persona de interés, el ADN que queda en la escena del crimen puede usarse para descubrir la apariencia física de la persona que lo dejó. Esto permite que el fenotipado de ADN se utilice como una herramienta de investigación para ayudar a guiar a la policía en la búsqueda de sospechosos. La determinación del fenotipo del ADN puede ser especialmente útil en casos sin resolver, en los que es posible que no haya una pista actual. Sin embargo, no es un método utilizado para ayudar a encarcelar a los sospechosos, ya que las medidas forenses más tradicionales son más adecuadas para esto.

Predicción de la pigmentación

Una herramienta en línea disponible para el público y las fuerzas del orden público es la herramienta web HIrisPlex-S. Este sistema utiliza SNP que están vinculados a la pigmentación humana para predecir el fenotipo de un individuo. Usando el ensayo multiplex descrito en tres documentos separados, se puede generar el genotipo para 41 SNP diferentes, que están relacionados con el color del cabello, los ojos y la piel en humanos. Luego, el genotipo se puede ingresar en la herramienta web HIrisPlex-S para generar el fenotipo más probable de un individuo en función de su información genética.no

Esta herramienta comenzó originalmente como el Sistema IrisPlex, que consta de seis SNP vinculados al color de ojos (rs12913832, rs1800407, rs12896399, rs16891982, rs1393350 y rs12203592). The addition of 18 SNPs linked to both hair and eye color lead to the updated HIrisPlex System (rs312262906, rs11547464, rs885479, rs1805008, rs1805005, rs1805006, rs1805007, rs1805009, rs201326893, rs2228479, rs1110400, rs28777, rs12821256, rs4959270, rs1042602, rs2402130, rs2378249 y rs683). Another assay was developed using 17 SNPs involved in skin pigmentation to create the current HIris-SPlex System (s3114908, rs1800414, rs10756819, rs2238289, rs17128291, rs6497292, rs1129038, rs1667394, rs1126809, rs1470608, rs1426654, rs6119471, rs1545397, rs6059655, rs12441727, rs3212355 y rs8051733).

Las predicciones para la pigmentación de los ojos son Azul, Intermedio y Marrón. Hay dos categorías para la pigmentación del cabello: color (rubio, castaño, rojo y negro) y tono (claro y oscuro). Las predicciones para la pigmentación de la piel son muy pálida, pálida, intermedia, oscura y de oscura a negra. A diferencia de las predicciones de ojos y cabello, donde solo se usa la probabilidad más alta para hacer una predicción, las dos probabilidades más altas para el color de la piel se usan para tener en cuenta la capacidad de bronceado y otras variaciones.

Genes responsables de los rasgos faciales

En 2018, los investigadores encontraron 15 loci en los que se encuentran los genes responsables de nuestros rasgos faciales.

Diferencias con el perfil de ADN

El perfil de ADN tradicional, a veces denominado huella digital de ADN, utiliza el ADN como identificador biométrico. Al igual que un escáner de iris o una huella dactilar, un perfil de ADN puede identificar de forma única a una persona con una precisión muy alta. Para fines forenses, esto significa que los investigadores ya deben haber identificado y obtenido ADN de un individuo potencialmente coincidente. El fenotipado de ADN se usa cuando los investigadores necesitan reducir el grupo de posibles individuos o identificar restos desconocidos aprendiendo sobre la ascendencia y la apariencia de la persona. Cuando se identifica a la persona sospechosa, se puede usar el perfil de ADN tradicional para probar una coincidencia, siempre que haya una muestra de referencia que se pueda usar para la comparación.

Compuestos de fenotipado de ADN publicados

• El 9 de enero de 2015, el cuarto aniversario de los asesinatos de Candra Alston y su hija de tres años, Malaysia Boykin, la policía de Columbia, Carolina del Sur, emitió un comunicado de prensa que contenía lo que se cree que es la primera imagen compuesta en la historia forense que publicarse enteramente sobre la base de una muestra de ADN. La imagen, producida por Parabon NanoLabs con el sistema de fenotipado de ADN Snapshot de la compañía, consiste en una malla digital de morfología facial pronosticada superpuesta con texturas que representan el color de ojos, el color de cabello y el color de piel pronosticados. Kenneth Canzater Jr. fue acusado de los asesinatos en 2017.

• El 30 de junio de 2015, NBC Nightly News presentó un compuesto de fenotipado de ADN, también producido por Parabon, de un sospechoso del asesinato de April Tinsley en 1988 cerca de Fort Wayne, Indiana. El segmento de televisión también incluyó una composición de la corresponsal de noticias nacionales Kate Snow, que se produjo usando ADN extraído del borde de una botella de agua que la cadena envió a Parabon para una prueba ciega del Servicio de fenotipado de ADN Snapshot™ de la compañía. La identidad de Snow y su uso de la botella se revelaron solo después de que se produjo el compuesto. En 2018, John D. Miller fue acusado del asesinato.
• El alguacil Tony Mancuso de la oficina del alguacil de la parroquia de Calcasieu en Lake Charles, Luisiana, celebró una conferencia de prensa el 1 de septiembre de 2015 para anunciar la publicación de una imagen compuesta de Parabon Snapshot de un sospechoso del asesinato de Sierra Bouzigard en 2009 en Moss Bluff, Luisiana. La investigación se había centrado previamente en un grupo de hombres hispanos con los que se vio por última vez a Bouzigard. El análisis de instantáneas indica que el sospechoso es predominantemente europeo, de piel clara, ojos verdes o posiblemente azules y cabello castaño o negro. El alguacil Mancuso dijo a los medios: “Esto redirige totalmente toda nuestra investigación y moverá este caso en una nueva dirección”. Blake A. Russell fue acusado del asesinato en 2017.
• Los jefes de policía de Florida de Miami Beach, Miami, Coral Gables y Miami-Dade publicaron conjuntamente una instantánea compuesta de "Serial Creeper" el 10 de septiembre de 2015. Durante más de un año, el perpetrador ha estado espiando y aterrorizando sexualmente a mujeres y policías. cree que está relacionado con al menos 15 delitos, posiblemente hasta 40. En un ataque en Miami Beach el 18 de agosto de 2015, que se informó por primera vez al público el 23 de septiembre de 2015, el perpetrador habló en español y le dijo a su víctima que era de Cuba. De acuerdo con esta afirmación, Snapshot había determinado previamente que el sujeto es latino, con ascendencia europea, nativa americana y africana, una mezcla muy similar a la que se encuentra en las personas latinas del Caribe y el norte de América del Sur.
• El 2 de febrero de 2016, el Departamento de Policía de Maryland del condado de Anne Arundel publicó lo que se cree que es el primer compuesto publicado creado mediante la combinación de fenotipado de ADN y reconstrucción facial forense del cráneo de una víctima. El cuerpo de la víctima, que había sufrido un traumatismo severo en la parte superior del cuerpo, fue encontrado el 23 de abril de 1985 en un contenedor de basura de metal en el sitio de construcción del Marley Station Mall en Glen Burnie, MD. La policía estimó inicialmente que el homicidio ocurrió aproximadamente cinco meses antes de que se descubriera el cuerpo. Más tarde, la fecha de la muerte se cambió a alrededor de 1963. Thom Shaw, un artista forense certificado por el IAI en Parabon NanoLabs, realizó la reconstrucción facial física y la adaptación digital de un compuesto Snapshot para reflejar los detalles obtenidos de la morfología facial de la víctima. En 2019, con la ayuda de Parabon y la genealogía genética, el cuerpo fue identificado como Roger Kelso, nacido en Fort Wayne, Indiana en 1943. El asesino no fue identificado.
• La policía de Tacoma, Washington, reveló al público informes de Parabon Snapshot el 6 de abril de 2016 sobre dos sospechosos varones que se creía que eran individualmente responsables de las muertes de Michella Welch (12 años) y Jennifer Bastian (13 años), ambas secuestradas en el extremo norte de Tacoma. en 1986, con solo cuatro meses de diferencia. Los investigadores creyeron durante mucho tiempo que una persona cometió ambos delitos debido a sus muchas similitudes. Sin embargo, las pruebas de ADN de 2016 demostraron que dos personas estaban involucradas por separado. Se publicaron descripciones instantáneas de los dos asesinos para ayudar al público a generar nuevas pistas para las investigaciones. En 2018, Gary Charles Hartman y Robert D. Washburn fueron acusados ​​del asesinato de las dos niñas.En 2019, el estado de Washington aprobó una ley llamada "Ley de Jennifer y Michella" que lleva el nombre de las dos niñas asesinadas. Esta ley permitía a la policía tomar muestras de ADN de personas condenadas por exhibicionismo y de delincuentes sexuales muertos.
• También el 6 de abril de 2016, la policía de Athens Ohio publicó una instantánea compuesta de un depredador sexual activo relacionado con al menos tres ataques, el más reciente en diciembre de 2015 cerca de la Universidad de Ohio.
• El 15 de abril de 2016, el Departamento de Policía de Hallandale Beach, Florida, publicó una instantánea compuesta de un sospechoso que se cree que es responsable de los asesinatos de los residentes de Toronto, David "Donny" Pichosky y Rochelle Wise. Fue la primera vez que se lanzó al público una instantánea compuesta de una mujer.
• El 21 de abril de 2016, la policía de Windsor, Canadá, publicó una instantánea compuesta del sospechoso responsable del secuestro y asesinato de Ljubica Topic en 1971. Fue el primer lanzamiento público de una instantánea compuesta fuera de los Estados Unidos y, en ese momento, el caso más antiguo al que se había aplicado la tecnología.
• El 11 de mayo, la Oficina del Sheriff del condado de Loudoun en Virginia publicó una instantánea compuesta de un sospechoso responsable de secuestrar y agredir sexualmente a una niña de 9 años en 1987.
• El 16 de mayo de 2016, víspera del tercer aniversario del asesinato del veterano John "Jack" Fay, el Departamento de Policía de Warwick Rhode Island publicó una instantánea compuesta producida con ADN tomado de un martillo encontrado cerca de la escena del crimen. La policía esperaba que el compuesto generara nuevas pistas en un caso que podría haber involucrado a múltiples agresores.
• El 3 de mayo de 2017, Idaho Falls, la policía de Idaho publicó un boceto compuesto de fenotipo de ADN del ADN encontrado en la escena del crimen de Angie Dodge el 13 de junio de 1996. La policía esperaba que la distribución generalizada del boceto compuesto generaría nuevas pistas sobre el sospechoso. Extracto del comunicado de prensa del Departamento de Policía de Idaho Falls: "La escena del crimen y la evidencia recopilada en la escena, incluida la recopilación y extracción de un perfil de ADN principal y dos menores, indica que hubo más de una persona involucrada en la muerte de Angie Dodge. Con las tecnologías actuales, el perfil principal recopilado es la única muestra de ADN viable que se puede usar para hacer una identificación".Christopher Tapp fue liberado en 2017 después de pasar 20 años en la cárcel por participar en la violación y asesinato de Angie Dodge, aunque su ADN no coincidía con el ADN en la escena del crimen. En mayo de 2019, Brian Leigh Dripps confesó el asesinato de Dodge después de Idaho Falls, la policía de Idaho acusó a Dripps. El ADN de Dripps coincidió con el ADN que quedó en la escena del crimen. Parabon Nanolabs había ayudado a investigar este caso utilizando la genealogía genética del ADN y GEDmatch.