Молекулярно-генетическая идентификация личности по исходам событий с массовыми человеческими жертвами: новый подход на основе компьютерной обработки данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.24, кандидат медицинских наук Щербакова, Елена Владимировна

• Щербакова, Елена Владимировна
• кандидат медицинских наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Щербакова, Елена Владимировна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10 1. Особенности судебно-медицинских идентификационных исследований в условиях природных и техногенных катастроф

1.1. Общие понятия идентификации личности

1.2. Применение молекулярно-генетических методов исследования в судебной медицине

1.3. Применение компьютерных технологий в идентификации личности

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Материалы, реактивы и реагенты

2.3. Методы исследования

2.3.1. Выделение ДНК

2.3.1.2. Выделение ДНК из костной ткани

2.3.1.3. Выделение ДНК из пульпы зуба

2.3.1.4. Выделение ДНК из мышечной ткани и сухожилия

2.3.1.5. Выделение ДНК из мышечной ткани с применением СЬе1ех

2.3.1.6. Выделение ДНК из пятен крови

2.3.1.7. Выделение ДНК из жидкой крови

2.3.1.8. Выделение ДНК из ногтевой пластины

2.3.2. Визуализация выделенной ДНК

2.3.3. Анализ полиморфизма индивидуальной ДНК

2.3.3.1. Анализ полиморфизма длины амплифицированных фрагментов ДНК

2.3.3.2. Анализ полиморфизма нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК

2.3.4. Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Разработка и использование компьютерных методов оценки молекулярно-генетических данных в целях идентификации личности по исходам событий с массовыми человеческими жертвами

3.1.2. Формализация задачи идентификации неопознанных тел в условиях массового поступления останков

3.1.3. Алгоритмизация задачи ДНК-идентификации на основе анализа кровного родства

3.1.4. Характеристика программных средств ОЫАс1аМо

3.1.5. Практическое использование программного обеспечения ОЫАс1ас1о для решения задач идентификации неопознанных тел

3.2. Выбор и оптимизация молекулярно-генетических методов исследования применительно к идентификации останков из зоны катастроф

3.2.1. Сравнительная оценка эффективности процесса подготовки объектов для получения препаратов ДНК из костной и зубной ткани

3.2.2. Оптимизация методов экстракции ДНК из мышечной ткани и пятен крови для анализа в полимеразной цепной реакции

3.3. Алгоритм использования молекулярно-генетического анализа ядерной и митохондриальной ДНК для целей идентификации личности по исходам событий с массовыми человеческими жертвами

3.4. Комплексное использование программных средств ВШйасго и тОЫАЬазе для решения практической задачи идентификации останков в ситуации с массовыми человеческими жертвами

ГЛАВА 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ГЛАВА 5. ВЫВОДЫ 105 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

AM - antemortem (терминология приведена в соответствии с используемой в подразделениях DVI (англ: Desaster Victim Identification) Интерпола БД - База данных

ГВС 1 - гипервариабельный сегмент 1 митохондриальной ДНК ГВС 2 - гипервариабельный сегмент 2 митохондриальной ДНК ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота дНТФ - дезоксинуклеотидтрифосфат мтДНК - митохондриальная дезоксирибонуклеиновая кислота ДТТ - дитиотрейтол н.п. - нуклеотидные пары ЭДТА - этилендиаминтетр аацетаг

CRS - Кембриджская референтная последовательность (англ: Cambridge Reference Sequence)

FTA Gene Guard - карта FTA с системой защиты генетического материала, «Fitzco Inc.», США

HVR - гипервариабельный участок (англ: hypervariable region) LR - отношение правдоподобия (англ: Likelyhood Ratio)

РМ - postmortem (терминология приведена в соответствии с используемой в подразделениях DVI (англ: Desaster Victim Identification) Интерпола SDS - додецилсульфат натрия SSC - стандартный солевой раствор

STR - короткие тандемные повторы (англ: short tandem repeat) TBE -трис - боратный буфер

VNTR — вариабельное число тандемных повторов (англ: variable number of tandem repeats)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярно-генетическая идентификация личности по исходам событий с массовыми человеческими жертвами: новый подход на основе компьютерной обработки данных»

В связи с участившимися в последнее время техногенными и природными катастрофами, вооруженными конфликтами и террористическими актами в судебно-медицинской практике все большую значимость приобретает задача идентификации останков тел в условиях массовой гибели людей. Между тем, при идентификации неопознанных останков при Pix массовом поступлении из зоны катастрофы, как правило, возникают значительные трудности.

В первую очередь, это связано со значительными повреждениями трупов (Плаксин В.О., Шапиро В.А., 1989; Нечаев Э.А., 1990; Пашинян Г.А., Тучик Е.С., 1994). Многие тела оказываются сильно деформированы, подвергнуты обгоранию, частичному или полному разрушению. Вследствие грубых повреждений тел погибших, тканей и органов трупов, а также поздних трупных изменений, наблюдается утрата идентификационно значимых признаков вплоть до того, что многие останки оказываются непригодными не только для визуального опознания, но и для экспертной идентификации с применением традиционных методов исследования, применяемых в судебной медицине. Например, в период вооруженного конфликта в Чеченской Республике в 199496 гг. поступление неопознанных погибших со значительными повреждениями, приведшими к утрате идентификационно значимых признаков, составило до 15% от общего числа погибших (Балдин Д.Г. и соавт., 1997).

При чрезвычайных ситуациях с массовыми человеческими жертвами существенные затруднения обусловлены и большим объемом проводимых идентификационных работ. Кроме этого, установление личности погибших осложняет то обстоятельство, что для экспертизы, как правило, бывают недоступны документированные биологические образцы от устанавливаемых лиц, которые могли бы послужить объектами сравнения для прямой идентификации.

В сложившихся условиях решить задачу идентификации тел при их массовом поступлении из зоны катастрофы, только при помощи традиционных методов, применяемых в судебно-медицинской идентификации личности, не представляется возможным. Очевидно, что решающую роль здесь могут сыграть методы молекулярно-генетического анализа - благодаря своей высокой дискриминирующей способности и возможности использования схем непрямой идентификации, когда в качестве идентифицирующих объектов используются биологические образцы от родственников погибших (Иванов П.Л., 1999, 2001, 2002, 2004).

Ранее были разработаны общие принципы использования молекулярно-генетических методик для целей судебно-медицинской идентификации в случаях массовых человеческих жертв, основанных на сочетанном типировании хромосомной и митохондриальной (мт)ДНК (Иванов П.Л. и соавт., 2002, 2004).

Также были разработаны варианты экспертного применения информационных технологий в виде компьютерных автоматизированных аналитических систем (Гаврилей Ю.К. и соавт., 2002), обеспечивающие эффективный анализ больших массивов молекулярно-генетических экспертных данных.

Полученные в этих работах результаты и накопленный методический опыт обосновали внедрение этих методических подходов в практику экспертной работы при чрезвычайных происшествиях с массовыми человеческими жертвами и существенно расширили возможности экспертной идентификации личности.

В развитие этих исследований целью настоящей работы явилась: разработка и оптимизация комплексного применения молекулярно-генетических и компьютерных методов анализа для идентификации личности при чрезвычайных ситуациях с массовыми человеческими жертвами.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи:

1. Разработка методических подходов для компьютерного анализа результатов молекулярно-генетического исследования.

2. Оптимизация молекулярно-генетических методов исследования для решения идентификационных задач применительно к ситуациям с массовыми человеческими жертвами.

3. Разработка алгоритма экспертного молекулярно-генетического исследования по исходам событий с массовыми человеческими жертвами.

4. Практическая реализация и оценка эффективности комплексного использования молекулярно-генетических и компьютерных методов анализа для решения вопросов идентификации личности при большом количестве неопознанных погибших.

Научная новизна

Для оптимизации процесса пробоподготовки предложена процедура глубокой очистки образцов костного и зубного материала с помощью применения стоматологических боров. Оптимизация процесса позволила повысить качество и эффективность проводимого молекулярно-генетического экспертного исследования.

Впервые была разработана и использована компьютерная программа ВКАёайо в целях идентификации личности при массовой гибели людей. Для сравнительного анализа митохондриальной ДНК применена компьютерная программа пЮЫАЬазе.

Разработан алгоритм молекулярно-генетического исследования для целей идентификации личности с использованием компьютерных технологий применительно к массовому поступлению обезличенных погибших.

На основании разработанного алгоритма и программного обеспечения проведена идентификация останков погибших.

Полученные результаты и накопленный методический опыт существенно расширили возможности экспертного исследования в плане идентификации личности в условиях массового -поступления неопознанных тел и подготовили научное обоснование для внедрения этих методических подходов в практику судебно-медицинских учреждений страны.

Практическая значимость

Разработанный метод компьютерного анализа результатов молекулярно-генетического исследования, обеспечивающий эффективный анализ больших массивов молекулярно-генетических экспертных данных при значительном сокращении их сроков, внедрен в практику 124 Центральной лаборатории медико-криминалистической идентификации МО РФ.

Для повышения эффективности результатов идентификационных исследований по исходам событий с массовыми человеческими жертвами внедрен комплекс молекулярно-генетических методов в практику 124 ЦЛ МКИ МО РФ.

Апробация работы и практическое внедрение

Полученные результаты внедрены в экспертную деятельность Российского Центра СМЭ МЗ РФ, используются в экспертной практике 124 ЦЛ МКИ МО РФ при проведении экспертиз в целях установления личности погибших в ходе вооруженного конфликта или чрезвычайных ситуаций. Основные положения диссертационной работы внедрены в соответствующий раздел учебного плана кафедры судебной медицины Ижевской Государственной медицинской академии и нашли широкое применение в практике Бюро судебно-медицинской экспертизы Саратовской области при производстве молекулярно-генетических экспертиз по уголовным делам и установлении родства. Материалы диссертации доложены и обсуждены на конференции молодых ученых Ростовского государственного медицинского университета (апрель 2004 г.), на заседаниях Ростовского отделения Всероссийского общества судебных медиков (март 2004 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в том числе 3 статьи в журнале «Судебно-медицинская экспертиза».

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработаны методические подходы, позволяющие повысить эффективность молекулярно-генетического идентификационного исследования с помощью специализированных программных средств.

2. Оптимизированы отдельные этапы молекулярно-генетического исследования (пробоподготовка, экстракция ДНК и др.) применительно к событиям с массовыми человеческими жертвами.

3. Комплексное использование молекулярно-генетических и компьютерных методов анализа продемонстрировало возможность эффективного решения задачи идентификации личности неопознанных тел при их массовом поступлении.

Заключение диссертации по теме «Судебная медицина», Щербакова, Елена Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как показала практика экспертной работы, справиться с решением идентификационных задач по исходам событий с массовыми человеческими жертвами при использовании только традиционных методов анализа.

Огромный массив информации в целом при неполноценности как АМ -, так и РМ - составляющих определили с одной стороны необходимость разработки методов потоковой компьютерной обработки данных и компьютерную адаптацию традиционных методов идентификации личности.

Опыт работы 124 ЦЛ МКИ МО РФ привел к созданию комплексной • экспертно-диагностической системы идентификации личности погибших, на основе разработанных методов потоковой обработки данных, использования компьютерных методов с локальной обработкой данных, а также использования рутинных методов попарного сравнения объектов.

Общим содержанием цикла научно-методических разработок компьютеризированных методов идентификации личности в условиях массового поступления погибших явилось создание и использование:

• программного пакета анализа ядерной ДНК - «БМАс1ас1о». Программный пакет предназначен для создания и ведения базы данных типированных профилей ядерной ДНК с целью идентификации неопознанных тел людей, накопления статистики встречаемости различных аллелей исследуемых локусов ДНК, а также получение списка возможного кровного родства с использованием байесовских методов оценки правдоподобия гипотез.

• программного пакета анализа митохондриальной ДНК -«тБЫАЬазе». Программный пакет предназначен для экспертного анализа первичной базы данных молекулярно-генетических исследований митохондриальной ДНК (мтДНК) с целью идентификации неопознанных останков на основе сравнительного анализа их мтДНК с нуклеотидными последовательностями мтДНК родственных групп по материнской линии.

Эти научные разработки базируются на большом практическом материале. Так по состоянию на 30 января 2004 года в 124-й ЦЛ МКИ МО РФ по исходу вооруженного конфликта 1994-1996 гг. исследовано всего 1078 тел, установлена личность и отправлено к местам захоронения 795-объекта исследования (775 погибших), осталось не установленных объектов исследования 283 (см. рис. 28). Распределение объектов исследования по категориям пригодности для визуального опознания отображено на рис. 29.

Рис.28Соотношение общего числа установленных (зеленый) и не установленных по категориям - непригодные(красный), условно-пригодные(желтый), пригодные(белый) в абсолютном выражении

В период с 19 августа 2002 года по 27.11.2003 года в ходе контртеррористической операции в Чеченской республике исследовано всего -3092 объектов тел, установлена принадлежность части объектов одному целому и отправлено к местам захоронения - 2938 погибших (98,8%), осталось неустановленных объектов исследования - 54. Такое существенное повышение результативности идентификационных работ в сравнении с периодом первой Чеченской кампании объяснимо не только повышением эффективности уже отработанных алгоритмов использования биометрических методов исследования, но и пополнением арсенала используемых методов исследования технологиями ДНК-анализа.

Рис.29Соотношени абсолютного количества установленных (зеленый) и не установленных по категориям: непригодный(красный), условно пригодный (желтый) и пригодный(белый) для визуального опознания пригодные условно пригодные непригодные всего

2068

426 В г

525

51

3019 I

57

-Г-Г

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Ряд1

Ряд2

Разработка и использование компьютеризированных методов идентификации с применением ДНК-технологий явилась важным этапом в формировании нового системного подхода в идентификации личности, работа которой, в настоящее время, в решающей степени, определяется техническими параметрами системы, а именно: составом компьютерных рабочих мест, оснащённостью их аппаратно-программными средствами, а также квалификацией экспертного состава.

Приведенные на рис. 28 и 29 статистические табличные и графические материалы касаются идентификационных исследований, связанных с ликвидацией последствий конкретных событий с массовой гибелью людей. Поэтому, они показательны в целом - как пример результативности развития методологии широкомасштабных идентификационных работ по исходу локального вооруженного конфликта.