La prueba de ADN es una técnica de análisis genético que hace posible la identificación de una persona a partir de una pequeña cantidad de muestras biológicas.
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Este análisis permite definir una huella genética de identificación que se basa en lo siguiente:
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Aunque los humanos comparten una gran mayoría de ADN en común.
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Cada individuo posee en su ADN una parte que es única.
Para comprender cómo el laboratorio destaca nuestro perfil genético, es necesario empezar desde la base y entender qué es exactamente el ADN.
El ADN es una larga molécula de información que está enrollada y condensada en forma de ovillo presente en nuestros núcleos celulares.
Cada persona tiene en cada una de estas células 46 ovillos de ADN que llamamos cromosomas: 23 heredados de nuestra madre biológica y 23 de nuestro padre.
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Es importante señalar que el ADN controla casi todas nuestras funciones biológicas; es el portador de nuestra información genética y también proporciona las instrucciones de fabricación
La Análisis Genético del ADN
Composición del ADN
El ADN es una molécula que está compuesta en su base por nucleótidos. Para no entrar en detalles, los nucleótidos son componentes orgánicos formados por elementos químicos. En total, hay 4 tipos de nucleótidos simbolizados por las letras A, C, G y T (Adenina, Citosina, Guanina y Timina).
En nuestro ADN, los nucleótidos se agrupan en una estructura más compleja para formar lo que llamamos aminoácidos. Además, esta combinación de nucleótidos en aminoácidos se agrupa nuevamente para finalmente formar las proteínas de nuestro cuerpo.
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Las proteínas desempeñan una multitud de funciones dentro del organismo. Gestionan toda nuestra actividad biológica, desde la creación de moléculas hasta la gestión de funciones vitales o la transmisión de información. Según sus roles, pueden tener diferentes nombres (enzimas, miosina, histonas...).
Los genes del ADN
El ADN es una estructura compleja que agrupa diferentes componentes químicos en una organización en doble hélice. Dos largas cadenas paralelas y complementarias de nucleótidos están unidas entre sí por enlaces moleculares.
Es importante señalar que en el ADN, toda su arquitectura y la relación entre los nucleótidos están rigurosamente jerarquizadas por elementos químicos:
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Frente a una G, siempre hay un C y viceversa.
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Frente a una A, siempre hay un T y viceversa.
Esta organización rigurosa permite que la molécula sea duplicada muy fácilmente.
Un gen es una sección en la molécula de ADN. Es un segmento de ADN que, según su expresión, define la función de su célula (célula cardíaca, célula hepática o célula cerebral, por ejemplo).
La función del gen en función de su célula determina dos grandes funciones en la molécula de ADN:
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Las zonas codificantes, que se utilizan para producir y crear nuevas proteínas.
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Las zonas no codificantes, que tienen más bien un papel en la regulación de las proteínas.
Se estima que las zonas no codificantes cubren aproximadamente el 98% de nuestro ADN.
Siguiendo la misma lógica, los genes también están posicionados rigurosamente de manera específica en el ADN. Esto facilita la localización de un gen en particular, ya que su posición permanece inalterada en todos los seres humanos.
Cuando se localiza un gen específico, se habla de locus.
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Para una zona de ADN codificante, el locus se identifica con el nombre de la proteína utilizada.
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Para una zona de ADN no codificante, cada locus sé nomenclatura según un código específico:
El locus D18S52: está situado en el cromosoma 18, soporta una secuencia de nucleótidos que no se encuentra en otras partes (S) y lleva el número 52, es decir, D18S52.
Polimorfismos
Por supuesto, todos los seres humanos forman parte de la misma especie con un gran número de similitudes en la estructura de los nucleótidos. Sin embargo, nuestra extraordinaria diversidad se origina en variaciones mínimas.
Estas variaciones entre individuos se llaman polimorfismos y el análisis de una muestra de ADN nos permite observar estas variaciones y compararlas. Tomando dos individuos al azar, se encuentra aproximadamente 1 variación cada 1200 nucleótidos.
Existen dos tipos de variaciones según la zona codificante o no codificante del ADN.
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Cuando la variación polimórfica se encuentra en una zona codificante, la variación es visible en la proteína del locus (estructura del nucleótido en aminoácido, y los aminoácidos en proteína).
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Cuando la variación polimórfica se encuentra en una zona no codificante, la variación es visible por el número de repeticiones de los nucleótidos. En este caso, se habla de polimorfismo de longitud.
Los polimorfismos de longitud son secuencias repetitivas de nucleótidos que pueden repetirse varias veces, como el grupo AAGTA, que puede variar de una persona a otra y repetirse 11 veces en una persona, 14 veces en otra o 15 veces en otra.
El término utilizado para referirse a las variantes entre individuos es "alelo".
Durante un análisis, un individuo tendrá siempre dos alelos para cada característica genética. Un alelo representa la variante presente en el cromosoma paterno y otro alelo representa la variante presente en el cromosoma materno.
Una secuencia de polimorfismo que se repite está compuesta por un mínimo de 10 nucleótidos. Por eso, comúnmente se llama VNTR (Variable Number Tandem Repeats) o minisatélite.
Una secuencia de polimorfismo que se repite con un pequeño número de nucleótidos (menos de 10), se llama STR (Short Tandem Repeat) o microsatélite.
Las secuencias cortas de tipo STR han llegado a ser predominantes en el análisis genético debido a sus ventajas:
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Son numerosas (aproximadamente 50,000 secuencias de este tipo en el ADN humano).
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Pueden ser analizadas de manera simultánea (análisis en multiplex).
Sin embargo, a veces sufren de un polimorfismo limitado.
Las secuencias repetitivas: VNTR y STR
La primera etapa en un análisis genético es la extracción y purificación del ADN. Para hacer esto, es necesario de alguna manera desvincular la molécula de ADN de su soporte y disolver las sustancias que podrían interferir con el desarrollo del análisis. Los científicos sumergen la muestra en un medio acuoso que eliminará todas las sustancias externas, conservando finalmente solo la molécula de ADN.
Dependiendo del tipo de análisis, se eligen y cortan cuidadosamente las secuencias STR con una proteína natural: la enzima de restricción.
Las enzimas de restricción son proteínas particulares, ya que, al provenir de bacterias, tienen la capacidad de cortar las moléculas de ADN en secuencias específicas según la enzima elegida. Por lo tanto, son herramientas muy utilizadas en ingeniería genética y en laboratorios de biología.
Extracción del ADN
Análisis del ADN
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La segunda etapa es la amplificación mediante PCR. Es un método que, a partir de una muestra poco abundante, permite copiar rápidamente secuencias precisas de ADN en una gran cantidad de copias. Esta técnica de copiado, que duplica la cantidad de ADN en muy poco tiempo, es posible gracias al descubrimiento de la enzima llamada "ADN polimerasa" (proteína) que permite la reconstrucción perfecta de una doble hélice de ADN previamente separada.
La amplificación mediante PCR se realiza con la mezcla de los siguientes componentes:
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Muestra de ADN: segmento previamente cortado.
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Nucleótidos adicionales.
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Cebadores de ADN: hebras simples complementarias de la muestra a copiar.
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ADN polimerasa: enzima que reconoce los cebadores y ensambla los nucleótidos para copiar el ADN objetivo.
La mezcla se somete a variaciones rápidas de temperatura en un ciclo programado.
Cada ciclo consta de 3 etapas:
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Desnaturalización a 90°C para separar las hélices del ADN en 2.
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Hibridación a 45°C para fijar los cebadores a los fragmentos de ADN.
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Elongación a 72°C que permite la reconstrucción del ADN faltante por la enzima de la ADN polimerasa utilizando los cebadores y los nucleótidos añadidos.
En cada ciclo, el número de copias se duplica. En 30 o 40 ciclos, se obtienen millones de copias de la secuencia objetivos.
La PCR
(Reacción en Cadena de la Polimerasa)
La tercera etapa es la separación del ADN mediante electroforesis. Este método, bajo la influencia de un campo eléctrico, permite separar las proteínas del ADN según sus tamaños y pesos moleculares. La experiencia se puede realizar en un tubo o en un gel, y permite la observación de la migración de la secuencia de ADN según su composición.
Los fragmentos se desplazan en función de su tamaño hacia el polo positivo, ya que el ADN tiene carga negativa. Cuanto más pequeño es el fragmento, más rápido migra (y por lo tanto, más lejos). Todos los fragmentos de un mismo tamaño forman una línea distinguible y permiten caracterizar su contenido de ADN.
Así, según el resultado de la migración después de la electroforesis, el laboratorio puede determinar la composición del fragmento: el número de nucleótidos y su número de repeticiones.
El análisis de los fragmentos obtenidos por electroforesis forma la huella genética de una persona que luego se puede comparar para determinar un vínculo de filiación. Dado que la longitud de un fragmento en particular puede variar de un individuo a otro, a excepción de los gemelos idénticos, la probabilidad de que dos personas tengan la misma huella genética es prácticamente nula (1 en 3 mil millones).
La electroforesis
Análisis del ADN Mitocondrial
La prueba del ADN mitocondrial (ADNmt) es un análisis genético que no utiliza la información genética que se encuentra en nuestro ADN nuclear. Es una prueba no estándar que no se centra en el ADN nuclear presente en nuestras células como se hizo anteriormente, sino que se enfoca en el análisis del ADN de las mitocondrias.
Las mitocondrias son antiguas bacterias que se introdujeron en el interior de una célula para formar una relación simbiótica, hace millones de años. Esta relación transformó a la bacteria en un verdadero orgánulo para la célula.
Los orgánulos son pequeños compartimentos especializados en ciertas funciones que regulan la vida y la actividad de la célula. La mitocondria está especializada hoy en día en la producción de energía para la célula.
El ADN mitocondrial, por lo tanto, corresponde al ADN que se encuentra dentro de la mitocondria, de ahí su nombre, y no al ADN presente en el núcleo de la célula que es el portador del material genético de un individuo.
El ADN mitocondrial es un ADN circular que se encuentra en varias centenas de mitocondrias por célula y cada una contiene una decena de copias de su ADN. Por lo tanto, estará presente en varias miles de copias, mientras que el ADN nuclear solo está presente en dos copias. Por esta razón, el ADN mitocondrial puede aislarse en muestras antiguas o muy degradadas donde el ADN nuclear no se detecta.
Las mitocondrias
El análisis del ADN mitocondrial no permite identificar a un individuo al 100%, ya que varias personas pueden tener el mismo ADNmt. Sin embargo, puede ser muy útil para verificar un vínculo de parentesco o realizar investigaciones sobre los orígenes.
De hecho, la particularidad de este ADN es que se transmite estrictamente por vía materna. Durante la fecundación, cuando el óvulo materno y el esperma paterno se fusionan, solo el óvulo posee mitocondrias y permite la transmisión.
Esto significa que todos los miembros de una fratría tendrán el mismo ADN mitocondrial transmitido por su madre, quien a su vez lo heredó de su madre, y así sucesivamente a lo largo de la línea materna de una persona.
Podría pensarse entonces que toda la especie humana posee el mismo ADN mitocondrial, ya que se transmite sin cambios a las generaciones siguientes a lo largo de la línea materna. Aunque es posible que nuestra especie tenga la misma secuencia de ADNmt, sabemos que naturalmente aparecen mutaciones de vez en cuando. Cuando esto ocurre en las células reproductoras, la mutación puede transmitirse a los descendientes.
Es gracias a las mutaciones que se acumulan a lo largo de la evolución de la especie humana que el ADN de los descendientes de cada familia (a menos que sean parientes por vía materna) siempre tendrá un ADN mitocondrial diferente.
La herencia del ADN Mitocondrial
A diferencia del ADN nuclear, el ADN mitocondrial no contiene secuencias repetitivas y las variaciones entre individuos a veces son visibles en un solo nucleótido. Por lo tanto, el polimorfismo del ADN mitocondrial es un polimorfismo de estructura (y no de repetición como el del ADN nuclear).
El análisis se realiza sobre estos polimorfismos presentes en una región no codificante llamada región de control.
Las secuencias se amplifican mediante PCR para luego ser detalladas. Esto permite obtener la secuencia completa de nucleótidos: es la técnica de secuenciación.
Esta técnica es bastante laboriosa de implementar, ya que se debe ordenar toda la zona del ADN para determinar una variación que a veces se presenta en un solo nucleótido (en promedio, se encuentran alrededor de 8 nucleótidos de diferencia entre los 600 analizados).
Quelle est la fiabilité d'un test ADN ?
La fiabilidad de los resultados en una prueba de ADN dependerá de varios factores:
1. Acreditación del laboratorio
Verificar la acreditación del laboratorio le permite asegurarse de las metodologías de análisis que los científicos utilizan al buscar un vínculo de filiación. La acreditación es una norma internacional que un laboratorio puede obtener después de una verificación de todo el proceso por un comité externo. Una acreditación otorga al laboratorio la capacidad de realizar análisis genéticos que pueden tener validez legal.
2. Declaración de su situación
Asegúrese de comunicar claramente su situación familiar, sus dudas y las posibles relaciones entre los participantes antes de realizar la prueba. El resultado de la prueba de ADN dependerá de su declaración, ya que está vinculado a una deducción de posibilidades.
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3. Tipo de prueba
No todas las pruebas de ADN son iguales en cuanto al informe de probabilidad que ofrecen, y según la situación inicial, existen varias pruebas posibles, siendo algunas más confiables que otras. En general, siempre se recomienda realizar pruebas de ADN directamente con las personas involucradas.
4. Tipo de muestra
La fiabilidad de los resultados no depende del tipo de muestra, pero no todas las muestras proporcionan información genética de manera confiable para realizar una prueba de ADN.
