Nghiên cứu tần suất alen của một số locus gen ở người Việt

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

MỞ ĐẦU
Khoa học công nghệ đã phát triển vượt bậc ngay từ những năm đầu của thế
kỷ 21 với những nghiên cứu đột phá nhằm khám phá toàn bộ hệ gen của con người.
Con người như những cuốn sách được khám phá tới trang cuối cùng, được nghiên
cứu ở mức độ phân tử nhằm hiểu rõ hơn, làm sáng tỏ nhiều vấn đề trước con mắt
của các nhà khoa học.
Xã hội càng phát triển thì loài người càng phải đối mặt với những nguy cơ
mới đầy thách thức về mặt an toàn. Mỗi năm trên thế giới có hàng ngàn vụ thảm
họa thiên tai, hàng triệu vụ án mạng, mất tích, khủng bố quy mô rộng. Trong bất kỳ
một trường hợp nào, ở bất cứ quốc gia nào thì việc xác định rõ tung tích nạn nhân là
vấn đề đầu tiên đặt ra cần giải quyết. Khoa học hiện đại với công nghệ DNA làm
mũi nhọn đã tiến tới khả năng nhận biết truy nguyên đến mức độ cá thể bằng chính
những thông tin được mã hóa trong hệ gen của mỗi người. Trong vài năm gần đây,
thế giới đã chứng kiến những vụ thảm họa lớn xảy ra như vụ khủng bố vào tòa tháp
đôi ở Trung tâm thương mại thế giới tại New York ngày 11 tháng 9, vụ thảm họa
sóng thần ở khu vực Đông Nam Á, động đất ở Haiti, những vụ tai nạn máy bay,
những vụ đánh bom liều chết cướp đi sinh mạng của hàng trăm người…Tất cả đều
được trả lời dưới con mắt của khoa học và sự ra đời của hàng loạt những công nghệ
mới, và trong rất nhiều trường hợp DNA được coi như là dấu vết và bằng chứng
đưa đến những kết luận cuối cùng.
Việc ứng dụng kỹ thuật phân tích DNA đã giúp ích rất nhiều cho việc điều
tra phá án, đồng thời cho phép truy nguyên cá thể với độ chính xác cao hơn hẳn các
phương pháp nhận dạng truyền thống. Dấu vết sinh phẩm thu được ở hiện trường
của các vụ án thường là rất ít hoặc bị phân hủy nghiêm trọng nhưng thông qua phân
tích DNA có thể cho chúng ta những chứng cứ quan trọng giúp truy nguyên thủ
phạm của vụ án hoặc truy tìm tung tích nạn nhân một cách chính xác [25].
Một marker chỉ thị, hay một locus DNA nhân mang tính khoa học được sử

dụng (được coi là đặc trưng cá thể) nếu nó có nhiều alen khác nhau trong quần thể
(nhiều hơn 5 alen) và kiểu gen dị hợp của các cá thể trong quần thể lớn hơn 70%
[25, 26]. Do đó, càng nhiều vị trí DNA (locus DNA) được phân tích để tìm đặc

K17 – Sinh học

1


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

trưng DNA, thì khả năng xác định mẫu sinh học nào đó của một người càng cao. Vì
thế, việc xác định đặc trưng cá thể về phương diện DNA giữa mẫu sinh phẩm thu
được và mẫu sinh phẩm đối chứng của một cá thể nghi ngờ hoặc với ngân hàng dữ
liệu DNA (nếu có) là cực kỳ quan trọng.
Hiện nay, trên thế giới công tác giám định pháp y, đặc biệt là trong khoa học
hình sự chủ yếu sử dụng các marker STR (Short Tandem Repeat), đây là các đoạn
DNA có cấu trúc lặp lại từ 2-6bp, có tính bảo thủ cao, được di truyền qua các thế hệ
và mang tính đặc trưng cá thể. Một locus STR được sử dụng cho mục đích nhận
dạng và xác định cá thể phải có tính đa hình và mức độ dị hợp tử cao, có kích thước
ngắn từ 100-500bp và phải có tính di truyền độc lập. Trên thực tế, tần suất xuất hiện
các locus STR trong quần thể ở các nước khác nhau, các tộc người khác nhau cũng
có sự khác biệt. Có những locus chỉ thấy xuất hiện ở tộc người này nhưng lại không
thấy xuất hiện ở tộc người khác hoặc rất hiếm gặp. Vì thế, việc nghiên cứu tần suất
alen của các tộc người khác nhau có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá và áp
dụng có hiệu quả thông qua phân tích các locus STR, giúp truy nguyên cá thể một
cách nhanh chóng, chính xác [22, 25, 26, 27].
Ở Việt Nam, Viện Khoa học Hình sự – Bộ Công an đang sử dụng bộ kit nhân

gen AmpFlSTR® Identifiler® PCR Amplification Kit của hãng Applied Biosystems
trong công tác giám định pháp y và Khoa học Hình sự. Đây là bộ kit nhân đồng thời
16 locus STR có độ chính xác cao đáp ứng các tiêu chuẩn hiện hành của Cộng đồng
hình sự Châu Âu và FBI. Tuy nhiên, để đánh giá chính xác độ chính xác hay mức
độ tin cậy của phương pháp này ở Việt Nam cần có các thống kê cụ thể về tần suất
alen, tần suất dị hợp tử của từng locus STR đối với người Việt Nam. Từ đó tính toán
khả năng phân biệt của từng locus, độ chính xác cũng như độ tin cậy của phép phân
tích. Trong những trường hợp cụ thể, DNA thu được ở hiện trường vụ án bị đứt gãy
hoặc biến tính dẫn đến không thể nhân được tất cả 16 locus STR, khi đó độ chính
xác của xét nghiệm được tính dựa trên các locus xuất hiện. Vì vậy việc thống kê tần
suất alen, tần suất dị hợp tử, khả năng phân biệt của từng locus STR có vai trò quan
trọng giúp đánh giá đúng mức độ tin cậy của phép phân tích trong từng trường hợp

K17 – Sinh học

2


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

cụ thể. Trước thực tế đó, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu tần
suất alen của một số locus gen ở người Việt”, với các mục tiêu sau:
1. Hoàn thiện quy trình tổng thể bao gồm: tách chiết DNA, phân tích, xử lý
số liệu, tính toán tần suất alen dựa trên bộ kit nhân gen Identifiler của
hãng Applied Biosystems.
2. Xác định tần suất tương đối của các alen ở người Việt, so sánh với tần
suất tương ứng ở một số nước trong khu vực và trên thế giới. Đánh giá
khả năng phân biệt của chúng trong nhận dạng cá thể.

K17 – Sinh học

3


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 . Các phương pháp kinh điển trong nhận dạng pháp y và khoa học hình sự
Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định cá thể người, các phương pháp
này khác nhau chủ yếu ở khả năng phân biệt cá thể và thời gian thu nhận kết quả.
Việc giám định nhận dạng đóng vai trò rất quan trọng, kết quả của nó có ý nghĩa to
lớn trong điều tra xét hỏi, có khi đóng vai trò quyết định. Nội dung cơ bản của công
tác nhận dạng là nhằm xác định chính xác các mẫu sinh phẩm thu được trên hiện
trường vụ án hay của những người mất tích thuộc về một cá thể xác định nào đó. Để
làm được việc này, ngoài trình độ chuyên môn của giám định viên, các trang thiết bị
hỗ trợ, phương pháp mà người giám định viên áp dụng, còn phụ thuộc vào đặc
điểm, tính chất, số lượng, thời gian và cách bảo quản của mỗi mẫu sinh phẩm thu
được.
1.1.1. Nhận dạng người bằng phương pháp hình thái
1.1.1.1. Nhận dạng thông qua mô tả
Việc nhận dạng người được tiến hành từ rất sớm. Trải qua thời gian các
phương pháp nhận dạng người bằng hình thái được sử dụng từ đơn giản đến phức
tạp, từ mô tả đến các đặc điểm đo đạc, từ thô sơ đến nhận dạng có phương tiện hỗ
trợ.
Đặc điểm nhân trắc của vùng đầu mặt được ứng dụng trong nhận dạng người
đã được áp dụng từ cuối thế kỷ XIX. Người đầu tiên tiến hành có tính chuyên

nghiệp và hệ thống là A. Bertillon (một cảnh sát người Pháp) đã áp dụng phương
pháp chụp ảnh can phạm để lưu giữ hình ảnh nhận dạng nhằm xác định các trường
hợp tái phạm. Ông còn đo đạc một số chỉ số sinh học như chiều cao cơ thể, chiều
dài các chi, chiều dài và chiều rộng của đầu, vòng ngực…Thông qua phương pháp
Bertillon đã giúp cho cảnh sát Pháp xác định chính xác các trường hợp tái phạm
đồng thời truy tìm tung tích tội phạm bỏ trốn khỏi nơi giam giữ hoặc giúp cho việc
quản lý các trường hợp đã từng gây án. Thời bấy giờ, phương pháp này được nhiều
nước châu Âu áp dụng và thu được nhiều kết quả [15].

K17 – Sinh học

4


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

1.1.1.2. Phương pháp vẽ lại đối tượng qua mô tả
Đây là phương pháp thể hiện một hình hình ảnh chân dung của đối tượng nào
đó bằng cách vẽ lại thông qua lời kể của nhân chứng. Quá trình nhận dạng này tốn
rất nhiều thời gian và công sức. Mặt khác để làm được điều đó những nhà chuyên
môn cần phải có cả trình độ về mặt hình thái và trình độ về mặt mỹ thuật để có thể
thể hiện hình thái khuôn mặt một cách gần giống nhất với khuôn mặt của đối tượng
qua mô tả. Phương pháp này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố chủ quan của người mô
tả cũng như trình độ thể hiện của người vẽ. Thông thường phương pháp vẽ lại đối
tượng qua mô tả phải chỉnh sửa rất nhiều lần và rất khó để thực hiện các nét chi tiết
phức tạp do trình độ mô tả và cách thể hiện nét vẽ. Phương pháp này đã được W.
Arnolt tiến hành và trình bày khá chi tiết trong cuốn “Hình ảnh tội phạm qua nhân
chứng”.

1.1.1.3. Phương pháp ghép ảnh
* Phương pháp ghép ảnh Identikit
Nhằm khắc phục nhược điểm của việc vẽ lại chân dung đối tượng qua mô tả,
Rolf Friedermann đưa ra một phương pháp khác mang tên là phương pháp “Ghép
ảnh Identikit”. Nội dung của phương pháp này là thành lập album có sẵn gồm các
mẫu vẽ về khuôn mặt, kiểu trán, kiểu mắt, kiểu lông mày, miệng, cằm, tai, kiểu
tóc…Mỗi ảnh được vẽ trên một tờ giấy bóng kính với các kích thước và vị trí xác
định, được phân loại và đánh dấu theo ký hiệu. Qua mô tả của nạn nhân và nhân
chứng, các chuyên gia bắt đầu tìm trong album những loại hình phù hợp rồi ghép
chúng lại với nhau để thành khuôn mặt hoàn chỉnh. Thứ tự ghép các phần theo trật
tự nhất định ban đầu là khuôn mặt, rồi kiểu tóc, tiếp đến các phần khác của khuôn
mặt như lông mày, mắt, mũi, môi…
* Phương pháp ghép ảnh Photofit
Phương pháp này được áp dụng bởi cảnh sát Anh, Mỹ, Canada vào những
năm 70 của thế kỷ XX. Nội dung của phương pháp này là: Các chuyên gia hình sự
tiến hành chụp ảnh của một lượng lớn ảnh chân dung ở tư thế thẳng, sau đó chọn lọc

K17 – Sinh học

5


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

các loại hình khuôn mặt và các bộ phận trên khuôn mặt đại diện cho các kiểu theo
phân loại. Đặc điểm khuôn mặt bao gồm các phần như sau:
1. Hình dạng khuôn mặt chung khi nhìn thẳng gồm: Hình vuông, hình
thang, hình tròn, hình oval, hình thoi, hình tam giác.

2. Hình dạng trán: Trán thấp, trán cao, trán rộng, trán hẹp, trán trung bình.
3. Hình mắt: Hình oval, hình tròn, hình bán nguyệt, hình tam giác, hình khe.
4. Chiều hướng của mắt: xiên trong, xiên ngoài, nằm ngang.
5. Dạng mắt: một mí, hai mí
6. Hình mũi: Mũi to, nhỏ, trung bình; Đầu mũi chúc xuống, đầu mũi ngang,
đầu mũi hếch.
7. Môi và miệng: miệng rộng, miệng nhỏ, trung bình; Môi mím, môi hở,
môi trễ; Hai môi dày, hai môi mỏng, dày mỏng môi trên hoặc môi dưới.
8. Hình dạng cằm: Cằm tròn, vuông, nhọn, oval.
Các phần này được phân loại chi tiết hơn nữa và được đánh dấu theo ký hiệu
riêng. Thông qua mô tả của nhân chứng và nạn nhân, các chuyên gia tiến hành chọn
các phần tương ứng và ghép thành một ảnh phù hợp.
* Phương pháp ghép ảnh bằng đồ họa vi tính
Nhờ có tiến bộ về công nghệ thông tin và việc áp dụng kỹ thuật số hóa trong
hình sự, cảnh sát nhiều nước trên thế giới đã áp dụng thành tựu này vào công tác
nhận dạng hình thái người. Các đặc điểm đầu mặt được phân loại theo từng nhóm
một cách chi tiết, được mã hóa và lưu trữ dưới dạng cở sở dữ liệu. Phần mềm nhận
dạng được viết thành chương trình riêng rất đơn giản trong thao tác và dễ dàng sử
dụng.
Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý ghép ảnh. Hình thái khuôn mặt
được chia thành các phần tương tự như những phương pháp nêu trên, chỉ khác là
được nhập vào máy tính: Dạng khuôn mặt, trán, tóc, mắt, lông mày, mũi, cằm
miệng nhưng chi tiết hơn nhiều và sự chi tiết này được nhận biết bằng hệ thống xử
lý dữ liệu vi tính. Phương pháp này có nhiều ưu điểm nên ngày nay nó đã thay thế
hoàn toàn phương pháp thủ công trước đây.

K17 – Sinh học

6

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

1.1.1.4. Phương pháp phục chế khuôn mặt từ xương hộp sọ
Đây là một phương pháp có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phục chế lại
hình ảnh khuôn mặt của người trước lúc chết giúp cho các nhà khoa học có thể xác
định được tung tích nạn nhân. Ngoài việc phục chế ảnh chân dung nạn nhân, xương
hộp sọ còn có thể cho ta biết các thông tin như độ tuổi, giới tính, chủng
tộc…Phương pháp phục chế khuôn mặt từ xương hộp sọ lần đầu tiên được sử dụng
trong khảo cổ đó là tái tạo khuôn mặt từ sọ người cổ đại Neanderthal và CroMagnon, tiếp đó là tái tạo khuôn mặt của các xương sọ người đã hóa thạch. Ở Việt
Nam một số tác giả cũng đã nghiên cứu các đặc điểm nhân trắc trên người Việt như
P.Huard và Đỗ Xuân Hợp [15], Nguyễn Quang Quyền, Nguyễn Đình Khoa [5], Lê
Hữu Hưng [15], Vũ Xuân Khôi [7]…Gần đây Nguyễn Việt Vùng đã nghiên cứu
một số lượng lớn đặc điểm nhân trắc bằng đo đạc và mô tả trên 5.957 người Việt
Nam (trong đó 3.428 nam và 2.529 nữ) ứng dụng trong công tác nhận dạng pháp y.
Những nghiên cứu này đóng góp nhiều cho công tác nhận dạng cá thể từ hộp sọ.
Thông qua các đặc điểm này giúp cho giám định viên sàng lọc được những thông
tin cần thiết trong giám định. Phương pháp này bao gồm:
* Phương pháp nặn tượng
Phương pháp nặn tượng hay còn gọi là phương pháp đắp mặt trên nền xương
sọ do Geraximov tiến hành vào năm 1955. Giám định viên thông qua đặc điểm hình
thái xương sọ, đặc biệt là sọ mặt, các chỉ số, các mối tương quan giữa xương sọ và
phần mềm mà phục chế lại khuôn mặt trên nền xương sọ và xương mặt bằng các
chất liệu như đất sét, thạch cao, matit…Phương pháp này không chỉ được áp dụng
trong hình sự mà nó còn được áp dụng trong khảo cổ bởi vì nó giúp chúng ta phục
chế lại hình ảnh khuôn mặt của người hiện đại và cả khuôn mặt của những xương sọ
cổ đại.
* Phương pháp lồng phim

Căn cứ vào mối tương quan giữa phần mềm và sọ mặt, các chỉ số sọ,
mặt…các chuyên gia hình sự pháp y sẽ định hướng hình ảnh của một khuôn mặt

K17 – Sinh học

7


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

tương ứng với một hộp sọ. Dựa vào các đặc điểm này người ta đã đưa ra phương
pháp nhận dạng hộp sọ qua lồng phim, các bước tiến hành như sau:
Sử dụng một ảnh chân dung rõ nét nhất và phóng to lên. Sau đó đánh dấu các
điểm mốc tương ứng trên xương sọ mặt như lông mày tương ứng là cung mày của
sọ mặt, khóe ngoài của mắt tương ứng với góc ngoài ổ mắt, nhân trung, ụ trán, gò
má, điểm giữa cằm, góc hàm…Sau đó chụp lại ảnh bằng phim âm bản với một
khoảng cách nhất định nhưng độ mở ống kính khác nhau. Rồi rửa trên các tấm phim
có kích thước khác nhau 10x15cm, 12x18cm, 20x30cm…Trong trường hợp nạn
nhân có nhiều ảnh ở các tư thế khác nhau có thể tiến hành chụp nhiều ảnh để tăng
hiệu quả nhận dạng.
Đối với xương sọ, người ta cũng đánh dấu các vị trí tương ứng như trên rồi
đặt sọ phù hợp với tư thế ảnh chụp. Tiến hành chụp ảnh sọ trên phim âm bản với
cùng khoảng cách và độ mở ống kính khác nhau như với ảnh chân dung, rồi rửa
phim giống như trên. Sau khi thu được một loạt các phim với các kích cỡ khác nhau
của ảnh chân dung nạn nhân và hộp sọ, tiến hành lồng các phim với nhau theo các
mốc đã đánh dấu.
* Phương pháp nhận dạng bằng lồng ảnh qua gương bán mạ
Đây là phương pháp nhận dạng được sử dụng trong trường hợp xương sọ còn

nguyên vẹn và người mất tích có ảnh chân dung. Đây là phương pháp áp dụng có
nhiều điểm thuận lợi như so sánh đối chiếu trực tiếp, lồng ảnh và xương sọ khá dễ
dàng do việc điều chỉnh kích thước và tư thế của sọ theo ảnh chân dung [15].
Phương pháp này được tiến hành như sau:
1. Dùng ảnh chân dung phóng to lên kích thước 20x30cm, dán ảnh lên một
chiếc giá đỡ có thể quay và di chuyển lên xuống.
2. Đặt xương sọ vào một chiếc giá đỡ đặc biệt có trục quay ở các góc độ và
di chuyển cao thấp.
3. Đặt một máy ảnh thẳng trục với xương sọ và nhìn xương sọ qua gương
bán mạ

K17 – Sinh học

8


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

4. Đặt một gương phẳng hướng nhìn ảnh chân dung và phản chiếu lên
gương bán mạ.
Tiến hành đánh dấu các điểm trên xương hộp sọ: Nhân trung, lỗ ống tai
ngoài, cung mày, hai hốc mũi, góc xương hàm…Điều chỉnh xương sọ và ảnh chân
dung sao cho các điểm đánh dấu trùng khớp với nhau giữa ảnh và xương sọ bằng
cách quan sát gương bán mạ. Điểm chú ý cần quan tâm là hệ thống đèn chiếu phải
phù hợp sao cho nổi bật hình ảnh chân dung và xương sọ. Đồng thời sử dụng một
máy ảnh đặt thẳng hướng và nhìn thấy xương sọ qua gương bán mạ để có thể chụp
được những hình ảnh lồng ghép.
* Phương pháp phục chế khuôn mặt từ hộp sọ bằng kỹ thuật vi tính

Công nghệ thông tin đã và đang hỗ trợ rất đắc lực trong hầu hết các lĩnh vực
của khoa học và đời sống xã hội trong đó có khoa học nhận dạng. Từ những năm
cuối thập niên 80 của thế kỷ XX, việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm phục chế
khuôn mặt từ hộp sọ đã được tiến hành. Trước khi đưa vào phục chế, các giám định
viên phải xác định tuổi, giới tính, chủng tộc, nghiên cứu các mốc tương quan, các
chỉ số phần mềm trên khuôn mặt của một lớp cá thể đặc trưng quần thể, phân loại
theo tứng lớp, lưu trữ trong máy tính, xây dựng phần mềm chuyên dụng…
Ứng dụng công nghệ này cảnh sát Úc đã sử dụng hệ thống nhận dạng tự
động có tên F.A.C.E.S (Facial Automated Composition And Editing System) để
phục chế lại hình ảnh khuôn mặt hoàn chỉnh một cách rất nhanh chóng và chính xác
đáp ứng tốt yêu cầu nhận dạng hình sự. Cảnh sát Canada sử dụng hệ thống nhận
dạng có tên C.A.R.E.S (Computer Assisted Recovery Enhancement System) cũng
đem lại kết quả rất khả quan [15]. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nước đã mua
các phần mềm nhận dạng F.A.C.E.S với các phiên bản mới được nâng cấp làm tăng
khả năng nhận dạng và đơn giản hóa trong sử dụng.
1.1.2. Phương pháp nhận dạng qua răng
Nguyên lý của phương pháp này dựa trên sự so sánh đối chiếu các đặc điểm
răng của cá thể được lưu giữ trong hồ sơ sức khỏe với đặc điểm răng hiện tại của
người cần nhận dạng hoặc với các nạn nhân đã chết dựa trên số lượng các răng, tình

K17 – Sinh học

9


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

trạng của răng: sâu, hàn răng, các đặc điểm đặc biệt khác như răng khểnh, răng mọc

lệch, răng bị gãy… để nhận dạng. Giá trị truy nguyên của phương pháp này rất cao,
tuy nhiên yêu cầu phải có hồ sơ răng lưu trữ - điều này không dễ thực hiện nếu
không có ý thức thu thập và lưu giữ hồ sơ của từng cá thể vì những đặc điểm này rất
dễ bỏ qua. Phương pháp này đã được ủy ban giám định hỗn hợp Việt Mỹ tiến hành
thường xuyên trong giám định MIA tại Việt Nam và đem lại kết quả rất cao.
1.1.3. Nhận dạng bằng vân da
Đường vân da bàn tay xuất hiện sớm trong thời kỳ phôi thai. Ở người, đường
vân đầu tiên hình thành từ tháng thứ 3 của quá trình phát triển phôi thai, nhưng vào
khoảng tuần thứ 17-18 đường vân mới xuất hiện đầy đủ. Sự hình thành đường vân
liên quan đến các u nệm lòng bàn. U nệm lòng bàn là nơi lòng bàn tay dày lên bởi tổ
chức liên kết và mô mỡ dưới da. Nệm bắt đầu xuất hiện ở đầu ngón tay ở tuần thứ
6-7 của thời kỳ phát triển phôi. Trên bàn tay có 11 nệm lòng bàn chia thành 3 nhóm:
5 nệm đầu ngón tay, 4 nệm gian ngón, 2 nệm lớn ở vùng ô mô cái và ô mô út [8,
29]. Những nệm này không phát triển một lúc trong quá trình phôi thai. Các nệm
gian ngón II, III, IV hình thành đầu tiên và nổi rõ, rồi đến nệm gian ngón I, tiếp đó
là các nệm ô mô cái và ô mô út hình thành, các ngón tay dài dần và xuất hiện nệm
đầu ngón tay theo trình tự từ ngón cái đến ngón út. Chúng phát triển nhanh thành
những u tròn và choán hết cả phần đầu ngón (đốt 3). Sau đó nệm giảm dần kích
thước một cách tương đối so với kích thước lòng bàn, có trường hợp nó thoái hóa
gần như không còn thấy dấu tích vào tháng thứ 6. Đường vân hình thành khắp lòng
bàn tay và trên các nệm vẽ lên những hình đặc biệt gọi là hoa vân [8].

K17 – Sinh học

10


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

Hình 1.1. Vân da đầu ngón tay

Một số tác giả D.A.Dell và CS [8, 29]; S.Kimura và CS cho rằng vân da có
đặc tính không thay đổi về hình dạng, chỉ tăng về kích thước theo kích thước phát
triển của bàn tay trong suốt đời sống của cá thể. Vân da được quy định không phải
do một gen mà do một hệ đa gen di truyền. Mặt khác, vân da được hình thành trong
quá trình phát triển đời sống cá thể là kết quả của sự kết hợp các yếu tố đa gen di
truyền và không di truyền trong quá trình phát triển của bào thai. Vì vậy, ngay cả
hai anh em sinh đôi cùng trứng cũng có thể khác nhau. Điều này không gặp trong
xét nghiệm DNA bởi vì hai anh em sinh đôi cùng trứng có cấu trúc di truyền giống
hệt nhau. Căn cứ vào đặc điểm đặc trưng về các dạng (kiểu) di truyền dấu vân da
(như số lượng xác định đường vân và các chi tiết rất nhỏ về đường vân được phân
tích…) mà người ta ứng dụng trong nhận dạng, giám định hình sự.
Trải qua lịch sử hàng nghìn năm cho đến ngày nay đã chứng minh vị trí quan
trọng của vân da trong nhận dạng cá thể. Ngay từ thế kỷ thứ VII, người Trung Hoa
đã biết dùng ngón tay điểm chỉ vào các văn kiện mang tính chất hành chính, điều đó
chứng tỏ rằng lúc đó người ta đã nhận thức được sự khác biệt giữa các dấu vân tay
của mỗi người. Tuy nhiên, việc nghiên cứu dấu tay một cách khoa học thì mãi đến
cuối thế kỷ thứ XIX mới được thực hiện một cách nghiêm túc [10, 11, 12]. Vân da
được mô tả một cách có hệ thống đầu tiên vào đầu những năm 1900, nó được xem
là một trong những đặc tính không biến đổi của mỗi cá thể. Năm 1987, một viên

K17 – Sinh học

11


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

chức người Anh làm việc tại Ấn Độ đã lấy dấu vân tay của nhiều người thuộc các
thành phần xã hội khác nhau và đã phát hiện được những trường hợp man trá. Năm
1889, Hăng-Ri-Phon, một bác sỹ người Anh đã nghiên cứu dấu vân tay của nhiều
người và đi đến kết luận: “Dấu tay không có sự thay đổi trong suốt cuộc đời con
người” [10, 11]. Đến cuối thế kỷ thứ XIX, những nghiên cứu của Galton với hai
cuốn sách “Về các dấu tay” và “Cách sắp xếp và sử dụng dấu tay” [8] đã khẳng định
vị trí khoa học của vân tay với tư cách là một khoa học hình thái và vân tay học
trong vòng hàng trăm năm qua đã là trợ thủ đắc lực của ngành hình sự trên toàn thế
giới.
Ngày nay mọi người đều quen với khái niệm nhận dạng cá thể bằng vân da
và thừa nhận khả năng nhận dạng của chúng. Trong số các kỹ thuật nhận dạng các
cá thể, vân da thường được áp dụng rất có hiệu quả. Đây là phương pháp mà tất cả
các cơ quan cảnh sát hình sự trên thế giới cũng như ở Việt Nam vẫn đang sử dụng
[3]. Tính đa dạng của con người thể hiện một phần qua những vân tay riêng, cho
phép xác định từng người một cách chính xác. Trong lĩnh vực hình sự, việc nhận
dạng và xác định chính xác cá thể trở nên dễ dàng khi khi chúng ta có đầy đủ dấu
vân da của tất cả mười ngón tay và ngón chân. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có
những nhược điểm của nó là mất rất nhiều thời gian do phải tìm ra một người trong
hệ thống lưu giữ hàng triệu cá thể.
Ở Việt Nam, năm 1996 Bộ Công an đã nhập hệ thống nhận dạng vân da
“Morpho VAFIS” của Pháp, đến năm 2005 sản phẩm công nghệ nhận dạng dấu vân
da của Tổng cục kỹ thuật – Bộ Công an nghiên cứu và phát triển mang tên C@FRIS
ra đời đã thực sự giúp cho công việc so sánh vân da trở nên nhanh chóng và dễ dàng
hơn. Tốc độ tra cứu vân tay 10 ngón của một đối tượng chỉ mất khoảng 30 giây [3].
1.1.4. Nhận dạng cá thể bằng các yếu tố di truyền có bản chất Protein
Với dấu vết máu tìm thấy trên hiện trường vụ án thì điều quan trọng nhất
phải trả lời đó là vết máu của hung thủ hay của nạn nhân. Nếu dấu vết được tìm
thấy trên kẻ tình nghi thì điều quan trọng phải xác định đó có phải là máu của nạn

nhân không và dấu vết máu trên người nạn nhân có phải từ kẻ tình nghi hay không.
Vì vậy, trong xét nghiệm dấu vết sinh học phải tìm ra sự phù hợp giữa bằng chứng

K17 – Sinh học

12


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

ở hiện trường vụ án với một người trong nhóm đối tượng tình nghi. Sự phù hợp sinh
học giữa mẫu sinh phẩm ở hiện trường vụ án và mẫu sinh phẩm lấy của đối tượng
tình nghi sẽ thiết lập một mối quan hệ thông qua việc xác định những đặc điểm di
truyền nổi bật về mặt sinh học giữa người này và người khác trong quần thể.
1.1.4.1. Xác định nhóm máu
Xác định nhóm máu thông thường trong lĩnh vực hình sự được sử dụng để
trả lời phần lớn các câu hỏi thường gặp trong giám định các mẫu sinh học, đó là
mẫu máu này thuộc về ai trong số đối tượng nghi ngờ? Việc ứng dụng hệ thống
nhóm máu trong nhận dạng cá thể dựa trên sự khác biệt về hệ thống nhóm máu giữa
cá thể này so với cá thể khác. Năm 1900, Landsteiner đã phát hiện ra hệ thống
nhóm máu ABO. Đây là hệ thống nhóm máu cơ bản nhất trong lĩnh vực xét nghiệm
nhận dạng dấu vết sinh học.
Trên cơ sở phân tích hiện tượng ngưng kết của máu người khi trộn lẫn với
nhau, người ta đã xác định được sự tồn tại của các nhóm chất đặc hiệu trên màng
hồng cầu (ngưng kết nguyên) và những ngưng kết tố (agglutinin) nằm ở huyết thanh
của những người có nhóm máu khác nhau. Trong hệ nhóm máu ABO, có bốn kiểu
hình là A, B, O và AB. Trong huyết thanh của người mang nhóm máu A có ngưng
kết tố là β – làm ngưng kết hồng cầu nhóm B và ngược lại, ngưng kết tố nằm trong

huyết thanh của người mang nhóm máu B là α – làm ngưng kết hồng cầu nhóm máu
A. Những người mang nhóm máu O, trong huyết thanh của họ có cả hai loại ngưng
kết tố α và β làm ngưng kết cả hồng cầu nhóm A và hồng cầu nhóm B. Còn những
người mang nhóm máu AB, trong huyết thanh của họ không có ngưng kết tố [18,
20].
Kháng nguyên nhóm máu A, B hay O đó là những hợp chất đặc hiệu
glycoprotein tồn tại trên màng hồng cầu. Người ta cũng nhận thấy rằng di truyền
nhóm máu hệ ABO mang tính độc lập và không bị ảnh hưởng bởi môi trường. Gen
quy định nhóm máu ở người được truyền từ cha mẹ sang con ngay từ khi hình thành
hợp tử và nó bền vững trong suốt cả cuộc đời. Tỷ lệ xuất hiện mỗi nhóm máu trong
các quần thể khác nhau là khác nhau. Ví dụ người Anh ở Luân Đôn, tỷ lệ nhóm máu
O chiếm 44.4%, nhóm A chiếm 42.8%, nhóm B chiếm 9.6% và nhóm AB chiếm
K17 – Sinh học

13


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

3.2%. Người Bắc Kinh, Trung Quốc nhóm máu O chiếm 30.7%, nhóm A chiếm
25.1%, nhóm B chiếm 34.2% và nhóm AB chiếm 10% [18].
Sau khi phát hiện ra hệ nhóm máu ABO, các nhà khoa học còn tìm được
nhiều hệ nhóm máu khác như Rh, MN, Lewis, Duffy, hệ thống P… Các yếu tố di
truyền này được sử dụng trong xác định quan hệ huyết thống với 15 đến 17 chỉ tiêu
về máu hoặc trong hình sự nhằm phân tích loại trừ các cá thể liên quan giúp ích rất
nhiều trong công tác điều tra, phá án, xác định tội phạm trong một thời gian dài và
cho đến tận ngày nay.
1.1.4.2. Xác định một số nhóm protein trong huyết thanh

Sau khi phát hiện ra nhóm máu ABO, các nhóm máu khác cũng lần lượt
được tìm ra. Người ta cũng biết rằng yếu tố nhóm máu không chỉ có trong huyết
thanh mà còn có trong các tế bào khác của cơ thể và có trong dịch thể như nước bọt,
tinh dịch…và qua đó đã cho chúng ta những khái niệm rộng hơn về sự khác biệt cá
thể có tính di truyền nằm trong huyết thanh, trên tế bào máu (hồng cầu), trên các tế
bào trong các cơ quan và trong các chất tiết.
Trong số những protein trong huyết thanh của người, có một số loại từ lâu
người ta vẫn coi là giống nhau ở mọi cá thể. Nhưng từ sau năm 1955, nhờ sử dụng
kỹ thuật điện di trên gel tinh bột, Smithies đã mở rộng thêm khái niệm về nhóm đối
với protein trong huyết thanh. Bằng phương pháp điện di của Smithies, người ta đã
phát hiện ra rằng có những loại protein biểu hiện dưới cấu trúc đa dạng trong cùng
một loài, đặc tính này cho phép phân loại các cá thể theo những nhóm huyết thanh
khác nhau. Những marker nhóm huyết thanh đã được phát hiện bằng điện di trên gel
tinh bột đó là hệ thống haptoglobin (Hp), hệ thống transferrin, hệ thống α2 globulin,
hệ thống Group Specific.
Bên cạnh các nhóm huyết thanh được phát hiện bằng kỹ thuật điện di còn có
những hệ thống nhóm huyết thanh khác được phát hiện bằng kỹ thuật kết tủa trên
thạch với huyết thanh miễn dịch đặc hiệu như hệ thống nhóm γ-globulin, hệ thống
nhóm β-lipoprotein… Hệ thống nhóm máu cũng như hệ thống các marker enzyme
và protein được tìm ra đã trở thành công cụ hữu ích cho công tác nhận dạng dấu vết
sinh học.
K17 – Sinh học

14


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

1.1.4.3. Xác định nhóm enzyme
Enzyme có trong mọi tế bào sống, có bản chất protein, xúc tác cho hầu hết
các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống, nó còn được gọi là chất xúc tác sinh
học. Những thành tựu đạt được trong nghiên cứu về enzyme đã cho phép người ta
xác định được tính đa hình của chúng và nhận thấy enzyme đa hình không những có
vai trò lớn trong chẩn đoán và điều trị bệnh tật mà nó còn có giá trị trong nhận dạng.
Các enzyme có giá trị trong nhận dạng có thể kể đến như: Gen mã hóa cho
phosphatase acid trên màng hồng cầu gồm 3 alen khác nhau với số cá thể dị hợp tử
chiếm tới 98%, hay các enzyme như adenylate kinase (AK), lactatdehydrogenase, 6phosphoglucomutase (PGM) cũng là những enzyme được sử dụng thông qua kỹ
thuật điện di để xác định cá thể. Cũng giống như hệ thống nhóm máu hay hệ thống
protein huyết thanh, các enzyme cũng có tần suất phân bố nhất định trong quần thể.
Những tần suất này mang tính đặc trưng quần thể.
1.2. DNA trong nhận dạng pháp y, khoa học hình sự
Vai trò của DNA (vật chất di truyền) được ứng dụng ngày một nhiều trên các
lĩnh vực trong đó có điều tra hình sự, giám định pháp y. DNA đã thực sự là công cụ
không thể thiếu được trong điều tra phá án. Ứng dụng cụ thể của nó trong việc truy
nguyên thủ phạm của một vụ án thông qua các dấu vết thu được ở hiện trường, nhận
dạng nạn nhân trong mất tích, thảm họa hay xác định mối quan hệ huyết thống…
Các phòng thí nghiệm sử dụng kỹ thuật DNA trong nhận dạng đều thông qua các
đặc điểm đặc trưng của DNA như tính đa hình về chiều dài của các đoạn DNA nhân
hay tính đa hình về trình tự D-loop của DNA ty thể.
1.2.1. Cơ sở khoa học của phân tích DNA nhân trong nhận dạng cá thể
Người đầu tiên đặt nền móng cho ngành di truyền học là Mendel. Ông là
người đầu tiên phát hiện ra các quy luật di truyền. Mendel đã gọi những đặc điểm
được truyền từ thế hệ này qua thế hệ khác là “nhân tố di truyền”, mà sau này được
gọi là gen. Các công bố của ông thể hiện ở bài viết “Các thí nghiệm lai ở thực vật”
năm 1865. Ngược với những quan điểm trước đây, người ta cho rằng các đặc điểm
của bố mẹ hòa lẫn với nhau ở đời con [4].

K17 – Sinh học

15


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

Đối với tế bào của người, DNA nằm trên những nhiễm sắc thể trong nhân
(gọi là DNA nhân). Bộ gen của con nguời có 23 cặp NST trong đó có 22 cặp NST
thường và 1 cặp NST giới tính. Nam giới có cặp NST giới tính XY liên kết với
nhau, còn ở nữ giới là XX. Xét nghiệm nhận dạng cá thể người chủ yếu được thực
hiện bằng cách sử dụng các marker DNA nằm trên các NST trong nhân tế bào và
trên NST Y (di truyền theo dòng cha). Còn xác định giới tính bằng cách sử dụng các
marker trên NST giới tính. Các gen trên DNA trong cặp NST quy định các tính
trạng khác nhau của cơ thể. Nó được duy trì trong mỗi thế hệ và được di truyền từ
thế hệ này sang thế hệ khác. Con cái bao giờ cũng thừa hưởng các đặc tính di truyền
thông qua 23 NST từ tinh trùng của bố và 23 NST từ tế bào trứng của mẹ [25, 26].
Đó là cơ sở để xác định quan hệ huyết thống ở người.
Ngày nay, các nhà khoa học đã tìm thấy sự khác biệt trên phân tử DNA dùng
để phân biệt người này với người khác (xác định đặc trưng cá thể). Phương pháp
“dấu ấn điểm chỉ DNA” (DNA fingerprinting) đầu tiên được phát triển bởi Alec
Jeffreys, ông đã tiến hành kiểm tra rất nhiều vùng DNA của bộ gen người cùng một
lúc. Kết quả thu được là dạng DNA có rất nhiều băng. Sự phức tạp và đa dạng của
nó làm người ta liên tưởng đến một dấu ấn điểm chỉ và nó chỉ có thể duy nhất đối
với một cá thể (trừ hai anh em sinh đôi cùng trứng). Vì tính phức tạp của các băng
DNA, người ta đã quyết định chỉ tiến hành xét nghiệm theo các vùng (locus) di
truyền nhất định.
1.2.2. Đa hình trong trình tự DNA
Trình tự DNA có hai loại đa hình [2, 25, 27]:

* Đa hình theo trình tự: Các gốc nucleotide trong đoạn DNA được sắp xếp
một cách ngẫu nhiên không theo quy luật.
Ví dụ: tại locus A ta có trình tự:
Ở cá thể thứ nhất:

- AGACTGCTAG -

Ở cá thể thứ hai:

- AGCCTGCGAG -

Tại vị trí số 3 và vị trí số 8 của hai cá thể có sự khác nhau.
* Đa hình theo chiều dài:

K17 – Sinh học

16


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

- Đa hình theo chiều dài do khác nhau số lần lặp lại: Một số gốc nucleotide
được lặp đi lặp lại nhiều lần trên chiều dài của đoạn DNA (Variable number tandem
repeat – VNTRs). Ví dụ:
Cá thể thứ nhất:

- ATAT ATAT ATAT - à 3 đoạn lặp ATAT.

Cá thể thứ hai:

- ATAT ATAT ATAT ATAT - à 4 đoạn lặp ATAT.

- Đa hình theo chiều dài do khác nhau vị trí cắt bởi enzyme giới hạn
(Restriction fragment length polymorphism – RFLP): Các enzyme giới hạn cắt
DNA tại các vị trí nhận biết đặc trưng nhất định. Các vị trí này là các trình tự
nucleotide đặc trưng, thường từ 4 – 8 nucleotide. Điểm đặc biệt của trình tự nhận
biết là hoàn toàn giống nhau trên hai sợi bổ sung khi chúng được đọc theo chiều 5’3’. Việc cắt bằng các enzyme giới hạn tạo ra các đoạn dài ngắn khác nhau và được
phân tích thông qua kỹ thuật RFLP.
Những trạng thái khác nhau của mỗi gen hoặc mỗi locus được gọi là alen.
Mỗi cá thể lưỡng bội đều nhận được 2 alen, một alen từ bố và một alen từ mẹ. Tuy
nhiên, trong quá trình hình thành và phát triển của loài và cá thể, sự biến đổi trình tự
nucleotide trên sợi kép DNA đã xảy ra, do vậy đối với mỗi locus gen người ta đã
xác định được rất nhiều alen [4, 9, 21, 22, 23]. Công thức chung để tính số lượng
kiểu gen trong quần thể như sau:
n(n+1)
X=

2

X: số kiểu gen có trong quần thể; n: số lượng alen của locus.
Đối với locus có 10 alen, số lượng kiểu gen của các cá thể theo lý thuyết là:
10(10+1)/2 = 55. Trong đó có 10 kiểu gen đồng hợp tử và 45 kiểu gen dị hợp tử,
Tổ hợp của 2 locus gen có 7 alen và 10 alen, số lượng kiểu gen thu được là:
-

Locus 7 alen, số kiểu gen: X1 = 7x8/2 = 28

-

Locus 10 alen, số kiểu gen: X2 = 10x11/2 = 55

-

Tổ hợp 2 locus X1 x X2 = 28 x 55 = 1540 kiểu gen.

Theo cách tính toán như trên, tổ hợp của 10 locus, khả năng hàng tỷ cá thể
mới có hai cá thể có kiểu gen giống nhau. Chính cơ sở của sự khác nhau trong trình

K17 – Sinh học

17


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

tự nucleotide của các alen trong cùng locus của các phân tử DNA trên các NST là
cơ sở cho giám định gen hình sự để truy nguyên cá thể và giám định huyết thống.
1.2.3. Phương pháp phân tích DNA trong nhận dạng pháp y
1.2.3.1. Phương pháp lai DNA – DNA
Đây là phương pháp mà đoạn DNA trong mẫu xét nghiệm có thể được nhận
biết bằng đoạn DNA nhân tạo gọi là đầu dò DNA (DNA probe) có trình tự bổ sung.
Thông thường đoạn đầu dò có chiều dài 30-100bp. DNA sợi kép của mẫu cần xét
nghiệm được biến tính thành hai sợi đơn bằng nhiệt hoặc kiềm – liên kết hydro bị
đứt nhưng các liên kết phosphodiester của khung DNA không bị ảnh hưởng. Mẫu
sau khi biến tính được làm lạnh nhanh để phân tử DNA không hồi tính mà vẫn giữ ở
trạng thái sợi đơn. DNA này được gắn vào màng (màng nitrocellulose hoặc nylon) ở

nhiệt độ cao. Sau đó, mẫu được ủ với đầu dò DNA đã biết trình tự và được đánh dấu
phóng xạ hoặc huỳnh quang. Nếu trình tự nucleotide của DNA của mẫu cần xét
nghiệm bổ sung với trình tự của đầu dò thì chúng sẽ liên kết với nhau. Sản phẩm lai
có thể được phát hiện bằng máy chụp X – quang hoặc có thể nhìn thấy trực tiếp qua
film [1, 2, 25].
1.2.3.2. Phương pháp RFLP
Những nghiên cứu trong lĩnh vực di truyền cá thể đã chứng minh rằng, phân
tử DNA có các đoạn trình tự nucleotide mang tính đặc trưng cá thể. Khi sử dụng
enzyme giới hạn cắt DNA của từng cá thể thành những đoạn có kích thước phân tử
nhỏ hơn, sau đó so sánh chúng với nhau trên gel điện di người ta thấy rằng những cá
thể khác nhau thu được những băng dài ngắn khác nhau [23]. Sản phẩm DNA sau
điện di được chuyển lên màng nylon và lai với các đầu dò khác nhau, kết quả lai
được hiện lên trên film cho thấy những đặc trưng của mỗi cá thể khác nhau. Phương
pháp này được gọi là phân tích đa hình độ dài đoạn DNA được cắt bằng enzyme
giới hạn – RFLP.
Năm 1975, Southern E.M. [2] là người đầu tiên đã chuyển DNA từ gel lên
màng lai nitrocellulose từ đó có thể nhận biết các đoạn DNA khác nhau của bộ gen
được cắt bởi các enzyme giới hạn. Năm 1980, Wyman và White đã phát hiện ra các
K17 – Sinh học

18


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

đoạn lặp và đến những năm 1990 của thế kỷ XX người ta đã phát hiện ra trên 3000
đoạn DNA đa hình trong bộ gen của người. Một số đoạn DNA đa hình trong số đó
đã được sử dụng cho khoa học hình sự để xác định huyết thống và nhận dạng cá thể

người. Phương pháp RFLP lần đầu tiên được áp dụng thành công trong lĩnh vực
hình sự vào năm 1983 ở Anh để phân tích mẫu DNA tinh dịch của tội phạm trong
một vụ án [23].
Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế khi áp dụng trong lĩnh vực
khoa học hình sự do:
1. Phương pháp RFLP đòi hỏi mẫu DNA phải nguyên vẹn với một lượng
mẫu lớn (ít nhất là 50ng)
2. Phóng xạ là một yếu tố độc hại mà không phải bất kỳ một phòng thí
nghiệm nào cũng có đủ cơ sở vật chất để tiến hành.
3. Phân tích RFLP rất phức tạp và mất nhiều thời gian (từ 4 – 8 tuần mới
đọc được kết quả của 4 locus gen VNTR khác nhau).
4. Phương pháp RFLP không phân tích được toàn bộ các alen của các locus
gen VNTR.
1.2.3.3. Các phương pháp phân tích DNA dựa trên kỹ thuật PCR
Phương pháp AFLP:
Phương pháp AFLP [2, 25] là một kỹ thuật sử dụng enzyme giới hạn cắt sản
phẩm PCR thành các đoạn dài, ngắn khác nhau, sau đó điện di trên gel agarose và
nhuộm bằng ethidium bromide, sự khác biệt về kích thước các đoạn DNA của hệ
gen được phát hiện một cách dễ dàng hơn. Phương pháp này khắc phục được nhược
điểm của phương pháp RFLP bởi vì chỉ cần một lượng DNA rất nhỏ ban đầu
(nanogram) chúng ta có thể xác định đa hình bằng cách nhân bội đoạn đó lên bằng
PCR sau đó cắt bằng các enzyme giới hạn thích hợp. Sử dụng phương pháp này,
người ta đã xác định một cách dễ dàng 6 kiểu gen trong hệ thống nhóm máu ABO
là: AA, AB, OO, AO, BO, BB [25].
Kỹ thuật giải trình tự gen: Có hai phương pháp giải trình tự gen:
- Giải trình tự theo phương pháp hóa học

K17 – Sinh học

19

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

Năm 1977, Maxam và Gilbert lần đầu tiên phát minh phương pháp giải trình
tự DNA theo phương pháp hóa học [2]. Nguyên lý của phương pháp dựa trên sự
biến tính DNA thành các mạch đơn và xử lý bằng các hóa chất hóa học nhằm phân
hủy đặc trưng một loại nucleotide của mạch DNA đã đánh dấu bằng đồng vị phóng
xạ, tạo các đoạn oligonucleotide có chiều dài hơn kém nhau một nucleotide. Sau đó,
các đoạn này được phát hiện bằng cách điện di trên gel polyacrylamide, đọc kết quả
điện di bằng máy đọc phóng xạ.
- Giải trình tự theo phương pháp enzyme
Cũng vào năm 1977, Sanger và cs đã công bố phương pháp giải trình tự
DNA khác với phương pháp của Maxam và Gilbert. Đó là phương pháp sử dụng
enzyme hay phương pháp dideoxynucleotide [2]. Đặc trưng của phương pháp này là
sử dụng dideoxynucleotide để làm ngừng tổng hợp các mạch đơn DNA một cách
ngẫu nhiên. Trong phản ứng sử dụng các thành phần như PCR bình thường nhưng
có bổ sung khoảng 1% một trong bốn loại dideoxynucleotide – ddNTP (ddATP,
ddGTP, ddCTP, ddTTP) cho mỗi loại phản ứng. Các dideoxynucleotide mất nhóm
OH ở vị trí 3’, do đó khi mạch đơn DNA đang tổng hợp được gắn một ddNTP
không có gốc oxy ở vị trí 3’ sẽ làm cho mạch DNA đang tổng hợp bị ngừng lại.
Mỗi loại phản ứng được thực hiện trong một ống riêng rẽ. Tỷ lệ giữa hàm
lượng dNTP và ddNTP làm cho quá trình tổng hợp DNA thỉnh thoảng mới có 1
ddNTP được sử dụng ngẫu nhiên, làm phản ứng tổng hợp đoạn DNA đó bị dừng lại.
Kết quả đã tạo ra các đoạn oligonucleotide hơn kém nhau 1 nucleotide và được
phát hiện trên gel polyacrylamide [2].
1.3. STR sử dụng trong nhận dạng cá thể người
1.3.1. Khái niệm các đoạn lặp và STR

Khi nghiên cứu về cấu trúc DNA, người ta phát hiện thấy nhiều gen của sinh
vật nhân chuẩn và một số sinh vật nhân sơ mang các đoạn không mã hóa xen giữa
các đoạn mã hóa. Đoạn mã hóa được gọi là exon, đoạn không mã hóa được gọi là
intron. Thông thường, các đoạn intron chứa các trình tự lặp lại. Các trình tự DNA
lặp lại này khác nhau về kích thước và mang tính đặc trưng về chiều dài các đơn vị

K17 – Sinh học

20


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

lặp lại, số lượng các đơn vị lặp lại liên tục hoặc trên toàn bộ chiều dài của vùng lặp
[2, 25]. Các trình tự lặp này được chia làm 3 loại:
1. Các trình tự lặp lại nhiều lần chiếm 10 – 15% bộ gen người. Đó là những
trình tự lặp lại có kích thước khoảng 10 – 20kb, thường tập trung ở vùng
tâm động hoặc ở đầu NST.
2. Các trình tự có số lần lặp lại trung bình chiếm khoảng 25 – 40% bộ gen
người. Chúng có kích thước lớn hơn (100 – 1000kb) và đa dạng hơn
những trình tự lặp lại nhiều lần, các trình tự này không tập trung mà phân
tán trên toàn bộ hệ gen.
3. Các trình tự duy nhất: Đó là các trình tự mã hóa cho các protein, có trình
tự đặc trưng cho từng gen.
Các đoạn DNA có cấu trúc lặp lại từ 2 – 6bp được gọi là các đoạn lặp lại
ngắn (STR). Các cấu trúc VNTR hay STR đều mang tính bảo thủ cao, được di
truyền qua các thế hệ và mang tính đặc trưng cá thể. Đó là nền tảng cho giám định
DNA hình sự. Các marker DNA STR rất đa dạng và có thể được nhân bội dễ dàng

bằng phản ứng PCR. Số lần các đoạn lặp có thể khác nhau rất nhiều giữa các cá thể
khác nhau, điều này làm cho chúng có giá trị cao trong công tác nhận dạng cá thể.
Theo nghiên cứu của Broman [21, 22] và trung tâm nghiên cứu y học Marshfield
[25] đã thu được dữ liệu kiểu gen của 8.000 STR trên khắp 23 cặp NST người với
mục đích để lập bản đồ di truyền người.
Tuy nhiên, để một locus STR được sử dụng cho mục đích nhận dạng và xác
định cá thể thì nó phải thỏa mãn những yêu cầu bắt buộc sau [22, 25, 26, 27]: Thứ
nhất, locus STR phải có tính đa hình và mức độ dị hợp tử cao, điều này giúp các nhà
phân tích sử dụng một hệ thống STR có thể phân biệt cá thể một cách tốt nhất. Thứ
hai, các STR có kích thước ngắn từ 100 – 500bp, do các đoạn DNA ngắn có tính
bền vững cao hơn, ít bị đứt gãy hơn khi có tác động của điều kiện tự nhiên và quá
trình nhân gen PCR có thể được thực hiện dễ dàng và hiệu quả hơn. Đối với những
đoạn DNA có tính đa hình cao nhưng kích thước lớn, trong thực tế chỉ có thể thực
hiện phản ứng PCR với những mẫu sinh phẩm còn tươi, mới hoặc được bảo quản
trong những điều kiện tốt. Thứ 3, các locus dùng trong hình sự phải có tính di

K17 – Sinh học

21


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

truyền độc lập. Như vậy chúng phải nằm trên các NST khác nhau, điều này đảm bảo
cho tính độc lập của từng locus.
Vì những lý do trên, những trình tự lặp lại chứa các đơn vị lặp lại gồm 4
nucleotide, ví dụ (AGTA)n được ứng dụng nhiều hơn so với các đoạn lặp hình thành
từ hai hoặc ba nucleotide, ví dụ (CAA)n, (CA)n hoặc những đoạn đa hình hình thành

từ các đoạn lặp chứa các đơn vị lặp lại gồm 5 nucleotide ví dụ (CCAAG)n hoặc 6
nucleotide như (CCAACA)n. Ngày nay, nhiều đoạn đa hình có trình tự lặp lại bộ 4
đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhận dạng do nó đáp ứng được những yêu
cầu của ngành hình sự [23].
Theo Gill và CS (1996), Carracedo và Lareu (1998) [27] các STR ứng dụng
trong nhận dạng cá thể người phải đáp ứng được những tiêu chuẩn như sau:
1. Khả năng phân biệt cao (thường lớn hơn 0,9) và các dạng dị hợp tử quan
sát được lớn hơn 70%
2. Nằm trên vùng nhiễm sắc thể riêng biệt và không lựa chọn những vị trí
liên kết gần
3. Dễ dàng nhân bội bằng phản ứng PCR
4. Đặc tính Stutter thấp
5. Chiều dài đoạn (locus) DNA được nhân bội trong khoảng 90 – 500bp, với
kích thước đoạn DNA ngắn phù hợp cho việc phân tích những mẫu sinh
phẩm bị suy giảm chất lượng thường gặp trong lĩnh vực hình sự.
1.3.2. Danh pháp đối với marker DNA
Tên các locus marker DNA được đặt theo tên của gen nếu locus này nằm một
phần hoặc nằm toàn bộ trong gen [25]. Ví dụ marker STR TH01 từ gen tyrosine
hydroxylase của người nằm trên NST số 11. Chữ “TH” xuất phát từ chữ cái đầu
tyrosine hydroxylase. Phần “01” của ký hiệu “TH01” xuất phát từ vùng intron 1
(vùng không mã hóa protein) của gen tyrosine hydroxylase. Đôi khi tiếp đầu ngữ
HUM được thêm vào đầu danh pháp của marker này để xác định đó là từ bộ gen
người (Human). Vì vậy, locus STR này sẽ được gọi chính là HUM TH01 hay TH01.
Các marker DNA mà nằm ngoài vùng gen thì được xác định bởi vị trí của
chúng trên NST. Ví dụ, STR locus D5S818 và DYS19 đó là những marker không
K17 – Sinh học

22

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

nằm trong vùng gen. Trong trường hợp này chữ D có nghĩa là DNA. Con số tiếp
theo là số thứ tự của NST. Chữ “S” thực chất là trình tự đơn lẻ của DNA marker.
Con số cuối cùng là vị trí marker nằm trên mỗi NST riêng biệt. Con số này là duy
nhất đối với marker DNA nhận dạng cá thể. Ví dụ, marker DNA D16S539 có nghĩa
là D: DNA, 16: chromosome số 16, S: single copy sequence, 539: vị trí thứ 539 xác
định trên NST số 16.

Hình 1.2. Một số locus đa hình sử dụng trong nhận dạng cá thể
Các số thứ tự 1 – 22 và các chữ cái X, Y là ký hiệu của các NST; các locus được trình bày
trên các NST tương ứng.

1.4. Các bộ kit thương mại sử dụng locus STR trong nhận dạng cá thể người
Các marker STR đầu tiên được sử dụng và phát triển trong labo của tiến sỹ
Thomas Laskey tại Đại học Y khoa Baylor và Ttrung tâm Khoa học Hình sự của
Anh (Forensic Science Service). Từ những locus này, nhiều công ty đã tiến hành
thương mại hóa các marker tiêu chuẩn đồng thời phát triển thêm một số các marker
mới. Hệ thống locus STR hình sự được chia làm bốn loại sau:
-

Loại thứ nhất: Trình tự lặp lại đơn giản gồm một loại trình tự lặp, ví dụ:
TPOX, CSF1PO, D5S818, D13S317, D16S539

-

Loại thứ hai: Trình tự lặp lại đơn giản nhưng số alen không thực sự đồng
nhất, ví dụ: TH01, D18S51, D7S820

K17 – Sinh học

23


Luận văn tốt nghiệp

-

Vũ Văn Quỳ

Loại thứ 3: Trình tự lặp lại kết hợp với các alen không đồng nhất, ví dụ:
vWA, FGA, D3S1358, D8S1179

-

Loại thứ tư: Trình tự lặp lại phức tạp, ví dụ: D21S11, LPL
Năm 1993, Hãng Promega đưa ra bộ kit đầu tiên gồm 3 locus STR là

CSF1PO, TPOX, TH01 (thường được gọi là CTT) phát hiện bằng nhuộm bạc. Bộ
CTT cho xác suất trùng lặp là 1/500 song rất dễ sử dụng nên được dùng nhiều tại
Mỹ và nhiều nước khác trên thể giới.
Bộ STR phục vụ cho ngành pháp lý được đánh dấu huỳnh quang đầu tiên là:
TH01, FES/FPS, vWA và F13A01. Đây là bộ đánh dấu thế hệ thứ nhất, xác suất hai
cá thể trùng nhau khi sử dụng bốn locus này khoảng 1/10000. Bộ kit thế hệ thứ hai
gồm có 6 locus là TH01, vWA, FGA, D8S1179, D18S51 và D21S11 với xác suất
hai cá thể trùng nhau là 1/5000000. Những locus nêu trên đều sử dụng các phương
pháp huỳnh quang để phát hiện nên đòi hỏi kinh phí và trang bị tương đối lớn và
đồng bộ.

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều công ty thương mại
đã phát triển các bộ kít nhận dạng có thể phân tích hàng chục locus trong một phản
ứng giúp cho việc nhận dạng cá thể có độ chính xác gần như tuyệt đối [25].
Bảng 1.1 Các bộ kit thương mại và các marker STR phổ biến [25]
Tên kit
TH01, TPOX, CSF1PO
Monoplexes (silver stain)
AmpFlSTR® Blue
AmpFlSTR® Green I
CTTv
FFFL
GammaSTR
PowerPlexTM
(version 1.1 and 1.2 later)
AmpFlSTR® ProfilerTM

AmpFlSTR® Profiler
K17 – Sinh học

Hãng sản
xuất
Promega

Năm Sản
xuất
1993

TH01, TPOX, CSF1PO

Applied

Biosystems
Applied
Biosystems
Promega
Promega
Promega
Promega

1996

D3S1358, VWA, FGA

1997

Amelogenin, TH01, TPOX, CSF1PO

1997
1997
1997
1997
1998
1997

CSF1PO, TPOX, TH01, VWA (vWF)
F13A1, FES/FPS, F13B, LPL
D16S539, D13S317, D7S820, D5S818
CSF1PO, TPOX, TH01, VWA,
D16S539, D13S317, D7S820, D5S818
D3S1358, VWA, FGA, Amelogenin,
TH01, TPOX, CSF1PO, D5S818,

D13S317, D7S820
D3S1358, VWA, FGA, Amelogenin,

Applied
Biosystems
Applied

1997

24

Các loci STR


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Văn Quỳ

PlusTM

Biosystems

AmpFlSTR® COfilerTM

Applied
Biosystems
Applied
Biosystems

1998

PowerPlex® 2.1
(for Hitachi FMBIO users)
PowerPlex® 16

Promega

1999

Promega

2000

PowerPlex® 16 BIO
(for Hitachi FMBIO users)

Promega

2001

AmpFlSTR® IdentifilerTM

Applied
Biosystems

2001

AmpFlSTR® Profiler
Applied
TM

Plus ID
Biosystems
(extra unlabeled D8-R
primer)
PowerPlex® ES
Promega

2001

AmpFlSTR® SEfilerTM

2002

AmpFlSTR® SGM PlusTM

Applied
Biosystems

1999

2002

D8S1179, D21S11, D18S51, D5S818,
D13S317, D7S820
D3S1358, D16S539, Amelogenin,
TH01, TPOX, CSF1PO, D7S820
D3S1358, VWA, D16S539,
Amelogenin, D8S1179, D21S11,
D18S51, D19S433, TH01, FGA
D3S1358, TH01, D21S11, D18S51,

VWA, D8S1179, TPOX, FGA, Penta E
CSF1PO, FGA, TPOX, TH01, VWA,
D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179,
D13S317, D16S539, D18S51, D21S11,
Penta D, Penta E, Amelogenin
CSF1PO, FGA, TPOX, TH01, VWA,
D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179,
D13S317, D16S539, D18S51, D21S11,
Penta D, Penta E, Amelogenin
CSF1PO, FGA, TPOX, TH01, VWA,
D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179,
D13S317, D16S539, D18S51, D21S11,
D2S1338, D19S433, Amelogenin
D3S1358, VWA, FGA, Amelogenin,
D8S1179, D21S11, D18S51, D5S818,
D13S317, D7S820
FGA, TH01, VWA, D3S1358, D8S1179,
D18S51, D21S11, SE33, Amelogenin
FGA, TH01, VWA, D3S1358, D8S1179,
D16S539, D18S51, D21S11, D2S1338,
D19S433, SE33, Amelogenin

Hiện nay, các bộ kit thương mại ngày càng được cải tiến cho kết quả chính
xác hơn gấp nhiều lần so với trước kia. Đồng thời quy trình phân tích và thời gian
thu nhận kết quả cũng được rút ngắn đi rất nhiều. Hai bộ kit được sử dụng phổ biến
nhất trên thế giới là PowerPlex® 16 của hãng Promega và AmpFlSTR® IdentifilerTM
của hãng Applied Biosystems, hai bộ kit này đều nhân đồng thời 16 locus trong một
phản ứng vì vậy độ chính xác cao [41, 43].

K17 – Sinh học

25