<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>NHÓM 7 - LỚP Y2019C</b>

<b>CHUYÊN ĐỀ</b>

<b>“HỒ SƠ ADN TY THỂ VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁP Y”</b>

<b>Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CHUYÊN ĐỀ</b>

<b>“HỒ SƠ ADN TY THỂ VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÁP Y”</b>

<b>NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS. BS PHAN NGỌC PHÚ QUÝ</b>

<b>NHÓM 7 - LỚP Y2019C</b>

1. Thái Thị Thủy Tiên 1951010154 _{8. Lâm Tường Vy} 1951010172 2. Nguyễn Trần Mỹ Linh 1951010022 _{9. Huỳnh Tấn Đạt} 1951010094

4. Lương Hữu Hòa 1951010011 _{11. Trần Đức Quang} 1751010593 5. Trần Hùng Vỹ 1951010861 _{12. Ngô Quang Trường} 1951010163 6. Lê Thị Thùy Vân 1951010166 13. Đặng Bảo Hoàng 1951010012 7. Trần Thị Bích Phương 1951010136

<b>Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

DANH MỤC BẢNG...ii

DANH MỤC HÌNH...iii

ĐẶT VẤN ĐỀ...1

NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ...3

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ HỒ SƠ ADN TY THỂ...3

1.1. Khái niệm ADN, ADN ty thể...3

1.2. Hồ sơ DNA...9

1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến việc diễn giải kết quả của hồ sơ ADN ty thể (mtDNA)...12

Chương 2 - ỨNG DỤNG HỒ SƠ ADN TY THỂ...15

2.1. Xác định danh tính từ các thi thể bị thối hóa...16

2.2. Công cụ hỗ trợ điều tra tội phạm...17

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

1 ADN Acid deoxyribonucleic

2 mtDNA Mitochondrial acid deoxyribonucleic ADN ty thể

6 SNP Single-nucleotide polymorphism Đa hình nucleotit đơn

8 rCRS Revised Cambridge Reference

Sequence Cambridge đã sửa đổi^{Trình tự tham chiếu}

12 FBI Federal Bureau of Investigation Cục điều tra liên bang 13

VNTRVariable number of tandem repeats

ADN lặp lại ngẫu nhiên

đa hình

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Bảng 1.2 Một số phân loại của SNP...11 Bảng 2.1 Haplotype được tạo từ các mẫu...17

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của acid nucleic: khung đường phosphate với các base tách ra từ phân tử đường (a) và cấu trúc hóa học của phân tử đường và gốc phosphate (b).

Hình 1.3 Cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN...6

Hình 1.4 Phương thức di truyền của ADN trong nhân và ty thể...8

Hình 1.5 Vùng D-loop trong ADN ty thể...11

Hình 1.6 (a) Dị hợp trình tự ở vị trí 16093 sở hữu cả nucleotide C và T so với (b) cùng một vùng (vị trí 16086–16101) trên một mẫu khác chỉ chứa chữ T ở vị trí 16093.<small>5</small>...14

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>ĐẶT VẤN ĐỀ</b>

Pháp y là ngành khoa học áp dụng kiến thức liên quan đến lĩnh vực y học, sinh học, hóa học,… phục vụ cho công tác pháp luật nhằm hỗ trợ giải quyết các vụ án trong hoạt động tố tụng dân sự và hình sự.

DNA là một công cụ hỗ trợ đắc lực trong công tác giám định Pháp y. DNA là duy nhất ở mỗi cá thể và dấu vết của DNA có thể xuất hiện ở mọi nơi chúng ta đi qua chính bản thân chúng ta khơng nhìn thấy được. Đặc tính này đã tạo điều kiện thuận lợi cho các chuyên gia pháp y sử dụng DNA để điều tra tung tích nạn nhân và hung thủ, rút ngắn thời gian của các vụ án và thực thi pháp luật.

Một trong những ứng dụng thành công của giám định DNA là lập hồ sơ DNA pháp y. Hồ sơ ADN chính là một cống hiến to lớn hỗ trợ việc điều tra tội phạm, xác định danh tính hài cốt liệt sĩ, nghiên cứu các loài động vật và xác nhận huyết thống. Nó được định nghĩa là một tập hợp các kỹ thuật cho phép các nhà khoa học sử dụng cả mẫu vật bằng chứng và mẫu tham chiếu nhằm thu thập thông tin di truyền từ sinh vật đang khảo sát. Tùy thuộc vào vùng trình tự hay locus được khảo sát, hồ sơ DNA trong pháp y được chia thành 2 nhóm chính: Hồ sơ DNA trong nhân và Hồ sơ DNA ty thể.

Hồ sơ DNA ty thể là hồ sơ mơ tả đặc tính của vùng DNA siêu biến (vùng điều khiển D-loop) nằm trên ty thể, thường đặc trưng bởi các đa hình đơn nucletotit (SNP) và trong một số trường hợp là các đa hình về chiều dài. Việc di truyền DNA ty thể được gọi là di truyền theo dòng mẹ. Hồ sơ DNA ty thể của một cá nhân giống với DNA ty thể của người mẹ và giống hệt với những người trong dòng tộc có chung người bà.

ADN ty thể đặc biệt hữu ích trong trường hợp lượng ADN thu được từ hiện trường không đủ điều kiện để khảo sát ADN trong nhân khi hài cốt đã tổn hại nghiêm trọng chỉ còn lại xương, răng và tóc là những nguồn sinh học duy nhất còn lại để lấy mẫu vì chúng có số lượng bản sao trong mỗi tế bào rất lớn, khả năng tồn tại trong thời gian lâu hơn ADN trong nhân, có tính chất di truyền theo dòng mẹ nên mtDNA có nhiều ứng dụng trong xác định danh tính, xác định mối quan hệ họ hàng mẹ con, khoảng cách giữa nhiều

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

tổ tiên, giám định hài cốt liệt sĩ,nguồn gốc dân tộc, tình trạng sức khỏe và thời gian chết của các cá nhân liên quan đến các vụ án.

Tuy nhiên, hồ sơ mtDNA không có khả năng truy nguyên cá thể do tính chất di truyền theo dịng mẹ hoặc trong trường hợp không có tái tổ hợp, con cái sẽ thừa hưởng cùng một ADN từ mẹ nên khó nhận dạng chính xác đối tượng.

Từ những lợi ích cũng như khó khăn mà hồ sơ ADN ty thể mang lại, chúng tôi thực hiện chuyên đề “ Hồ sơ ADN ty thể và ứng dụng trong pháp y”. Thông qua chuyên đề này, chúng tôi muốn mọi người có cái nhìn tồn diện hơn về tổng quan, các đặc tính, ưu - nhược điểm của hồ sơ ADN ty thể cũng như ứng dụng của nó trong Pháp y, từ đó hiểu rõ hơn về mtDNA, áp dụng được một cách hiệu quả nhất trong thực tế góp phần để đem lại độ chính xác cao trong q trình giám định DNA.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀChương 1 - TỔNG QUAN VỀ HỒ SƠ ADN TY THỂ1.1. Khái niệm ADN, ADN ty thể </b>

<b>1.1.1. Tổng quan ADN </b>

Tất cả các tế bào trong cơ thể chúng ta đều chứa một loại cơ chất hóa học quan trọng được gọi là ADN, hay axit deoxyribonucleic. ADN chứa thông tin cần thiết để xác định các đặc điểm vật lý của chúng ta và nhiều thuộc tính khác, giống như một "chương trình máy tính" hướng dẫn việc tổ hợp các phân tử và cấu trúc trong tế bào. Toàn bộ các hướng dẫn này, tức là toàn bộ ADN trong một tế bào, là đầy đủ để tạo ra một sinh vật và được gọi chung là bộ gen của nó. Bởi vì ADN hiện diện trong nhân của tế bào, nó thường được gọi là ADN nhân (nuclear DNA hay nDNA). Một số ADN ngoại nhân tồn tại trong ty thể (là nơi cung cấp năng lượng của tế bào), được gọi là ADN ty thể (mitochondrial DNA hay mtDNA).

DNA là nguyên liệu di truyền quan trọng trong tất cả các tế bào sống, chứa thông tin cần thiết để xây dựng và duy trì cuộc sống. ADN được mô tả như một bản thiết kế di truyền, lưu trữ thông tin theo thứ tự của các nucleotid, genes và nhiễm sắc thể. Nó tồn tại trong mọi tế bào có nhân của cơ thể, đóng vai trị quan trọng trong q trình sao chép và truyền lại các thuộc tính di truyền cho thế hệ kế tiếp.

<b>1.1.2. Cấu trúc ADN</b>

Axit nucleic trong tế bào tồn tại dưới hai dạng: axit deoxyribonucleic (ADN) và axit ribonucleic (ARN). Khoảng 90% acid nucleic trong tế bào là ARN, phần còn lại là ADN.<small>1</small> Đơn phân tạo nên ADN là nucleotit được cấu thành từ 3 phần: một nucleobase, một gốc đường và một gốc phosphate (hình 1.1a). Các nucleotit giống nhau ở khung đường và phosphate, khác nhau ở nucleobase (hay base) nên tên của nucleotit cũng chính là tên của base mà nó mang. Có bốn loại base là Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) và Thymin (T) (hình1.1b).<small>1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<i>Hình 1.1 Cấu trúc đơn phân nucleotide (a) và nucleobase (b)<small>1</small></i>

Các tổ hợp khác nhau của 4 loại base tạo nên sự khác biệt đa dạng sinh học giữa cá thể người và toàn bộ sinh vật sống. Con người có khoảng 3 tỷ vị trí nucleotit trên ADN bộ gen. Do đó, với 4 loại nucleotit (A, T, G và C) ở mỗi vị trí, sẽ có hàng nghìn tỷ tổ hợp. Nội dung thơng tin của ADN được mã hóa trong trình tự của các base giống như việc máy tính lưu trữ thông tin nhị phân dạng chuỗi gồm 1 và 0.<small>1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<i>Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của acid nucleic: khung đường phosphate với các basetách ra từ phân tử đường (a) và cấu trúc hóa học của phân tử đường và gốc phosphate</i>

Việc định hướng ADN khi liệt kê trình tự nucleotit bằng cách đánh dấu đầu 5’ và 3’. Cách đánh số này dựa vào vị trí của nguyên tử C trong phân tử đường deoxy liên kết với gốc phosphate (hình 1.2). Một trình tự thông thường được đọc theo chiều 5’ đến 3’. Các ADN polymerase, enzyme sao chép ADN, chỉ kéo dài trình tự ADN theo chiều 5’ sang 3’ (giống như khi ta đọc từ và câu từ trái sang phải).<small>1</small>

Phân tử ADN gồm hai mạch đơn liên kết với nhau thơng qua q trình lai hóa (hydbridization) theo ngun tắc bổ sung: A liên kết với T bằng 2 liên kết hydro, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydro, tạo nên cấu trúc chuỗi xoắn kép (hình 1.3).

Q trình lai hóa là đặc tính cơ bản của ADN, tuy nhiên liên kết hydro liên kết 2 mạch của phân tử ADN có thể bị phá vỡ bởi nhiệt độ cao (gần sôi), dung dịch muối nhược

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

trương hoặc hóa chất như ure hay formamid. Hiện tượng này được gọi là biến tính, q trình biến tính có thể đảo ngược nếu phân tử ADN bị làm nóng sau đó được vào môi trường lạnh và làm nguội dần.

<i>Hình 1.3 Cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN</i>

<b>1.1.3. ADN ty thể (mtDNA)</b>

Ty thể có nguồn gốc từ khoảng 1,5 tỷ năm trước đến các sinh vật nhân sơ tổ tiên bị các sinh vật nhân chuẩn nguyên thủy nhấn chìm. Sự cộng sinh cổ xưa này đã dẫn đến sự hình thành các ty thể, được trang bị bộ gen DNA của riêng chúng. Mặc dù có kích thước nhỏ nhưng mtDNA mã hóa các protein thiết yếu quan trọng cho quá trình phosphoryl oxy hóa, quá trình chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng trong tế bào.

Ty thể, giống như vi khuẩn ngày nay, thể hiện hành vi năng động được đặc trưng bởi các sự kiện phân hạch và hợp hạch liên tục. Bản chất năng động này cho phép ty thể trải qua quá trình đổi mới thường xuyên, giảm thiểu những thay đổi thoái hóa do rối loạn di truyền hoặc tổn thương oxy hóa. Với thời gian bán hủy ước tính từ 1 đến 10 ngày, ty thể thích ứng với nhu cầu mơ khác nhau, tình trạng dinh dưỡng và yêu cầu trao đổi chất.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Ty thể đóng vai trò then chốt trong chuyển hóa tế bào, sản xuất năng lượng và điều hòa quá trình chết tế bào theo chương trình, được gọi là apoptosis. Rối loạn chức năng ty thể có thể dẫn đến nhiều rối loạn khác nhau, bao gồm các bệnh thoái hóa thần kinh, bệnh tim mạch và rối loạn chuyển hóa. Các rối loạn ty thể cũng có thể phát sinh từ đột biến gen hạt nhân hoặc kiểu di truyền liên kết với X, thể hiện một bối cảnh lâm sàng phức tạp ảnh hưởng đến các mô phụ thuộc vào quá trình phosphoryl oxy hóa. Từ bệnh thần kinh thị giác di truyền Leber đến bệnh cơ ty thể, những tình trạng này nhấn mạnh sự tương tác quan trọng giữa chức năng của ty thể và sức khỏe tế bào.

DNA ty thể, một bộ gen hình tròn nhỏ gọn nằm trong ty thể, thể hiện những đặc điểm khác biệt khiến nó khác biệt với DNA hạt nhân. Không giống như DNA hạt nhân, tồn tại ở hai bản sao trên mỗi tế bào, ty thể chứa hàng trăm bản sao của bộ gen mtDNA. Sự phong phú này làm tăng khả năng phục hồi DNA thành công từ các mẫu bị xâm phạm, khiến mtDNA trở thành một công cụ có giá trị trong điều tra pháp y, đặc biệt trong các trường hợp liên quan đến vật liệu sinh học bị hư hỏng hoặc bị hạn chế. Ngoài ra, DNA hạt nhân được thừa hưởng từ cả bố và mẹ, mtDNA chỉ được di truyền từ mẹ. Sự di truyền mtDNA theo dòng dõi của mẹ, với con cái được thừa hưởng mtDNA độc quyền từ mẹ của chúng. Kiểu di truyền theo mẹ này cho phép so sánh giữa các họ hàng bên ngoại, bất kể khoảng cách thế hệ, miễn là không có đột biến. Khía cạnh độc đáo này của sự kế thừa mtDNA nâng cao tiện ích của nó trong việc xác định những người mất tích, giải quyết các thảm họa hàng loạt và làm sáng tỏ các mối quan hệ gia đình.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<i>Hình 1.4 Phương thức di truyền của ADN trong nhân và ty thể<small>1</small>Bảng 1.1 So sánh đặc điểm ADN trong nhân và ADN ty thể<small>1</small></i>

Số lượng bản sao 2 (1 từ mỗi cha/mẹ) Có thể >1000 Chiếm phần trăm so với

Cấu trúc ^{mạch thẳng, đóng gói trong}

Độc nhất cho mỗi cá thể ^{Có (ngoại trừ sinh đôi cùng} trứng)

Không (di truyền theo dòng mẹ)

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>Đặc điểmADN trong nhânADN ty thể</b>

ADN trong nhân)

Tài liệu tham khảo ^{Mô tả vào 2001 bởi the} Human Genome Project

Mô tả vào năm 1981 bởi Aderson và cộng sự

Mặc dù có kích thước nhỏ nhưng mtDNA mã hóa các protein cần thiết cho quá trình phosphoryl oxy hóa, khiến nó trở nên quan trọng trong việc sản xuất năng lượng tế bào.

<b>1.2. Hồ sơ DNA1.2.1. Hồ sơ DNA </b>

Hồ sơ DNA (DNA profile): là bảng con số và/hoặc kí tự thể hiện đặc tính vùng gen khảo sát của riêng một người/một dòng họ.

Tùy thuộc vào vùng trình tự hay locus được khảo sát, hồ sơ DNA trong pháp y được phân thành:

- Hồ sơ DNA trong nhân (nDNA profile hay STR profile): là hồ sơ mô tả đặc trưng của các vùng DNA nằm trên nhiễm sắc thể trong nhân của tế bào:

 Hồ sơ DNA trên các nhiễm sắc thể.

 Hồ sơ DNA trên nhiễm sắc thể X.

 Hồ sơ DNA trên nhiễm sắc thể Y.

- Hồ sơ DNA ty thể: là hồ sơ mơ tả đặc tính của vùng DNA siêu biến (vùng điều khiển D-loop) nằm trên ty thể, thường đặc trưng bởi các đa hình đơn nucletotide (SNP) và trong một số trường hợp là các đa hình về chiều dài (length variation).<small>1</small>

<b>1.2.2. Hồ sơ DNA trong nhân:</b>

Các vùng DNA có các đơn vị lặp lại có chiều dài từ 2 đến 7 base pair (bp) , lặp lại từ 5 đến 30 lần, được gọi là vi vệ tinh, các đoạn lặp trình tự đơn giản (SSR) hoặc thường gọi là  các đoạn lặp song song ngắn (STR). STR có thể tìm thấy rải rác trên tồn hệ gen vả xảy ra mỗi 10<small>4</small> nucleotit, tuy nhiên thường được tìm thấy quanh tâm động của NST.

Các đặc tính STR giúp cho chúng được ứng dụng rộng rãi trong pháp y:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

- Đơn vị lõi lặp lại nhỏ (2 - 7 bp): dễ nhân bản bằng phản ứng PCR mà không bị ảnh nhiều bởi hiệu ứng khuếch đại ưu tiên (do chênh lệch độ dài của 2 alen trong 1 locus không nhiều khi so với VNTR, variable number of tandem repeats).

- Kích thước nhỏ của các alen STR (100 đến 400 bp) so với các alen VNTR (400 đến 1000 bp) làm cho STR là ứng cử viên tốt hơn để sử dụng trong pháp y do sự phổ biến của các mẫu DNA bị thoái hóa . Việc khuếch đại PCR các mẫu DNA bị phân hủy có thể được thực hiện tốt hơn với kích thước sản phẩm nhỏ hơn.

- Tính đa hình của các alen giữa các cá thể cao : Cả hai alen của một cá thể dị hợp tử đều có kích thước tương tự nhau do kích thước lặp lại nhỏ. Số lần lặp lại trong các dấu STR có thể rất khác nhau giữa các cá thể, điều này làm cho các STR này có hiệu quả cho mục đích nhận dạng con người.<small>1</small>

<b>1.2.3. Hồ sơ ADN trong ty thể</b>

Sự biến đổi trình tự bazơ đơn lẻ giữa các cá thể tại một điểm cụ thể trong bộ gen thường được gọi là đa hình nucleotide đơn, hoặc SNP (phát âm là 'snip'). SNP có rất nhiều trong bộ gen của con người và do đó, đang được sử dụng cho các nghiên cứu liên kết để theo dõi các bệnh di truyền. Hàng triệu SNP tồn tại trên mỗi cá nhân và do đó, sự phong phú của SNP có nghĩa là chúng có thể được sử dụng để giúp phân biệt các cá thể với nhau.

<small>1</small>

Đa hình nucleotide đơn (SNP) là các biến thể trình tự DNA xảy ra khi một nucleotide đơn trong bộ gen khác nhau ở các nhiễm sắc thể ghép đôi. Đa hình nucleotide đơn (SNP) là một dạng biến đổi gen phong phú, được phân biệt với các biến thể hiếm bởi yêu cầu các alen ít phong phú nhất phải có tần số từ 1% trở lên<small>2</small>. 

Các SNP được dùng để mơ tả đặc điểm vùng trình tự D-loop trong phân tích hồ sơ DNA ty thể. D-loop bao gồm ba chuỗi DNA. Theo trình tự rCRS trong đó mỗi nucleotide được đánh số, vùng kiểm sốt hồn chỉnh nằm giữa các vị trí base pair 16 024 và 576. Hầu hết sự biến đổi trình tự trong bộ gen mtDNA được tìm thấy ở ba khu vực trong vùng kiểm soát, được gọi là vùng siêu biến (HV). Kéo dài từ 16 024 đến 16 365 là vùng HV1,

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

từ 73 đến 340 là HV2 và các vị trí 438 đến 574 là vùng HV3.  Có nhiều biến đổi được tìm thấy ở HV1 và HV2 so với HV3, giải thích tại sao hai vùng trước là nhiều nhất các vùng thường được giải trình tự trong phân tích pháp y. 

DNA ty thể di truyền từ dòng mẹ sao cho mtDNA của một cá nhân giống với mẹ của người đó và giống với những người cùng dịng tộc có chung 1 người bà<small>3</small>. 

<i>Hình 1.5 Vùng D-loop trong ADN ty thể<small>4</small>Bảng 1.2 Một số phân loại của SNP<small>5</small></i>

SNPs nhận dạng (Individual Identification SNPs – IISNPs)

SNP cung cấp xác suất rất thấp của hai cá thể có cùng kiểu gen đa locus

SNPs dòng dõi (Lineage Informative SNPs – LISNPs)

Tập hợp các SNP liên kết chặt chẽ có chức năng như các marker đa allele có thể dùng để xác định họ hàng với khả năng cao hơn

</div>