Khảo sát và xây dựng cơ sở dữ liệu tần suất các alen của 15 locus gen hệ identifiler từ quần thể người dân tộc khmer ứng dụng trong giám định ADN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

LÊ THANH CỪ
KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TẦN SUẤT
CÁC ALEN Ở 15 LOCUS GEN HỆ IDENTIFILER TỪ
QUẦN THỂ NGƯỜI DÂN TỘC KHMER ỨNG DỤNG
TRONG GIÁM ĐỊNH ADN

LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

HÀ NỘI - NĂM 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

Đề tài :
KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TẦN SUẤT
CÁC ALEN Ở 15 LOCUS GEN HỆ IDENTIFILER TỪ
QUẦN THỂ NGƯỜI DÂN TỘC KHMER ỨNG DỤNG

TRONG GIÁM ĐỊNH ADN

Học viên:

Lê Thanh Cừ

Chuyên ngành:

Sinh học thực nghiệm

Mã số:

60 42 01 14

Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Văn Hà

NĂM 2014


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn cao học này tôi xin được bày tỏ lời cảm
ơn đến:
- PGS.TS Nguyễn Văn Hà - Phó giám đốc trung tâm giám định Sinh học
pháp lý, Viện Khoa học hình sự, đã chỉ bảo đã cho tôi nhiều kinh nghiệm trong
thời gian thực hiện luận văn cũng như trong quá trình công tác.
- Tập thể Lãnh đạo Viện Khoa học hình sự, Lãnh đạo và cán bộ trong
Trung tâm giám định Sinh học Pháp lý - Viện Khoa học hình sự đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong quá trình đi học và làm nghiên cứu đề tài.
- Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả thầy, cô đã giảng dạy tại
Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật Việt Nam - Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quí giá
về lĩnh vực Công nghệ Sinh học làm cơ sở cho tôi thực hiện tốt luận văn này
Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn tạo điều kiện
tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như thực hiện luận văn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2014

Lê Thanh Cừ


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........... 3
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU………………….……………...…4
MỞ ĐẦU ............................................. 5
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.......................... 9
1.1. Giám định gen (ADN):................................ 9
1.1.1. Sự ra đời của sinh học phân tử:........................................................... 9
1.1.2. Cơ sở khoa học và sự ra đời của giám định gen: .............................. 13
1.1.3. Khái niệm về locus và alen ............................................................... 19
1.1.4. Các tiêu chuẩn cho locus STR dùng trong giám định ADN ............. 19
1.1.5. Ý nghĩa của cơ sở dữ liệu tần suất alen của các locus STR.............. 20
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về khảo sát tần suất các alen
của các locus gen sử dụng trong giám định ADN. ..................
21
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.................................................... 21
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước: .................................................... 23
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...... 26
2.1. Nội dung nghiên cứu:................................ 26
2.2. Phương pháp nghiên cứu: ............................. 26
2.2.1. Thu mẫu: ........................................................................................... 26
2.2.2. Phân tích mẫu: ................................................................................... 27

2.2.2.1. Quy trình phân tích
ADN……………………………………….27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ1HTN

n


2.2.2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ: .................................................... 28
a. Hóa chất và thiết bị cho tách chiết ADN............................................. 28
b. Hóa chất và thiết bị cho định lượng ADN .......................................... 28
c. Hóa chất và thiết bị cho nhân bội và điện di ....................................... 28
2.2.3. Xử lý thống kê số liệu và tính tần suất các locus gen ....................... 29
2.2.3.1. Cơ sơ ly thuyết ........................................................................... 29
2.2.3.2. Phương phap xư ly thống kê ...................................................... 29
2.2.3.3. Các bước tính toán thống kê và kiểm định: ............................... 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .......... 31
3.1. Kết quả thu, bảo quản mẫu và tách chiết AND. ............... 31
3.2 Kết quả thực hiện phản ứng PCR, điện di và phân tích kiểu gen. .... 31
3.3 Kết quả xử lý số liệu thống kê. .......................... 32
3.3.1. Kết quả tính toán tần suất các alen.................................................... 32
3.3.2. Kết quả quan sát kiểu gen từng locus và tính toán chỉ số kiểm định
Khi bình phương………………………………………………….……….35
3.4 Một số ví dụ về ứng dụng kết quả của đề tài trong công tác giám định
ADN tại Viện Khoa học hình sự - Bộ Công an.................................................. 54
KẾT LUẬN…………….......………………………………………………….56
KIẾN NGHỊ.......................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –

Đ2HTN

n


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADN

- Axit Deoxyribo Nucleic

ARN

- Axít ribonucleic

A

- Adenine

T

- Thymine

G

- Guanine

C

- Cytosine

NST

- Nhiễm sắc thể

VNTR

- Variable Number of Tandem Repeat - Các trình tự lặp ngắn

STR

- Short Tandem Repeat - Các trình tự lặp ngắn

ID

- Identifiler/Identify definition

PCR

- Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi trùng hợp

FTA

- Tên riêng của một vật mang thu mẫu máu (dạng thẻ) trong khoa học
hình sự

bp

- Base pair

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ3HTN

n


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình ảnh kiểu gen dạng peak từ mẫu ký hiệu KM100.
Bảng 1.1. Các locus gen hệ Identifiler.
Bảng 3.1. Kết quả định lượng ADN bằng phương pháp Realtime PCR.
Bảng 3.2. Tần suất xuất hiện của các alen trên 15 locus gen hệ Identifiler.
Bảng 3.3. đến 3.17. Xử lý số liệu thống kê ở 15 locus gen hệ Identifiler.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ4HTN

n


Bảng 3.18. So sánh 2t và 2l .
Bảng 3.19. So sánh tần xuất alen với một số quần thể.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ5HTN

n


MỞ ĐẦU
Viện Khoa học hình sự là một đơn vị đầu ngành của lực lượng kỹ thuật

hình sự, một trung tâm khoa học của ngành Công an Việt Nam. Một trong
những nhiệm vụ quan trọng của Viện Khoa học hình sự là công tác giám định
phục vụ tố tụng hình sự, tố tụng dân sự và các yêu cầu cá nhân, trong đó nổi bật
là lĩnh vực giám định ADN.
Từ tháng 4 năm 1999, Viện Khoa học hình sự đã triển khai lĩnh vực giám
định ADN với toàn bộ quy trình được chuyển giao từ Viện Khoa học hình sự
bang Victoria - Úc, sử dụng hệ NinePlex II (gồm 09 locus).
Năm 2006 Viện Khoa học hình sự đã đưa vào ứng dụng hệ Identifiler
(gồm 15 locus) trong giám định ADN. Với bộ kit này, công tác giám định đạt
hiệu quả cao hơn so với bộ kit 9 locus NinePlex II.
Trong giám định ADN hình sự đòi hỏi bắt buộc phải tính xác suất một
người ngẫu nhiên trong quần thể có cấu trúc di truyền trùng lặp với ADN của
các mẫu vật giám định. Để tính toán được xác suất này thì phải có dữ liệu tần
suất của từng alen [7].
Theo lý thuyết di truyền học, mỗi quần thể người (dân tộc) khác nhau có
những đặc điểm di truyền đặc trưng, thể hiện bằng sự phân bố tần suất alen
trong mỗi quần thể là khác nhau và không thể áp dụng cơ sở dữ liệu của quần
thể này cho một quần thể khác. Do đó, bắt buộc phải tiến hành khảo sát tần suất
các alen của các locus dùng trong giám định ADN hình sự đối với mỗi dân tộc
để đảm bảo tính khoa học, chính xác và khách quan trong kết luận giám định.
Việc khảo sát tần suất các alen của các locus đang sử dụng trong giám định
ADN đối với các dân tộc trên toàn lãnh thổ Việt Nam là một việc làm mang tính
cấp bách.
Việt Nam có 54 dân tộc, trong đó dân tộc Kinh chiếm tỉ lệ lớn nhất (gần
90%) [1] và đã có đề tài khoa học cấp Bộ khảo sát tần suất alen gen người
Việt


(Kinh) theo hệ Identifiler [12]. Còn lại là các dân tộc thiểu số, do điều kiện về cơ
sở vật chất cũng như con người chưa đáp ứng được nên chưa thể tiến hành khảo

sát tần suất alen cho tất cả các dân tộc.
Trong nhóm các dân tộc thiểu số đông dân nhất (Tày, Thái, Mường,
Khmer, Hoa, Nùng, Hmông, người Dao, Giarai, Êđê, Chăm, Sán Dìu, người
Raglay) có một số dân tộc cư trú chủ yếu tại các tỉnh biên giới, là các điểm nóng
về An ninh và Trật tự an toàn xã hội.
Theo Tổng điều tra dân số và nhà ở năm 2009, người Khmer ở Việt Nam
có dân số 1.260.640 người, có mặt ở tất cả các tỉnh, thành phố. Người Khmer cư
trú tập trung tại các tỉnh: Sóc Trăng (397.014 người, chiếm 30,7 % dân số toàn
tỉnh và 31,5 % tổng số người Khmer tại Việt Nam), Trà Vinh (317.203 người,
chiếm 31,6 % dân số toàn tỉnh và 25,2 % tổng số người Khmer tại Việt Nam),
Kiên Giang (210.899 người, chiếm 12,5 % dân số toàn tỉnh và 16,7 % tổng số
người Khmer tại Việt Nam), An Giang (90.271 người), Bạc Liêu (70.667 người),
Cà Mau (29.845 người), thành phố Hồ Chí Minh (24.268 người), Vĩnh Long
(21.820 người), Cần Thơ (21.414 người), Hậu Giang (21.169 người), Bình
Phước (15.578 người),
Bình Dương (15.435 người)
1.
Tết: Người Khơ Me có 2 lễ lớn trong năm, Tết Chuôn chnam Thmây tổ chức từ
ngày 1 đến ngày 3 đầu tháng Chét (theo Phật lịch) vào khoảng tháng 4 dương
lịch và Lễ chào mặt trăng (ok ang bok) tổ chức vào rằm tháng 10 âm lịch, trong
lễ này có đua thuyền Ngo giữa các phum - sóc.
Lịch sử: Người Khơ Me từ Tây Khương xuống Trung Lào vào khoảng giữa
thiên kỷ 1 trước Tây lịch, cùng lúc với người Việt tộc từ Giang Nam di cư
xuống Bắc bộ (2), từ Tây Khương (hay Tây Khang) đi Trung Lào không xa lắm,
chỉ vượt qua Vân Nam là đến, lại có sẵn một “đường” rất tiện là con sông Cửu


Long. Đến trước thế kỉ XII người Khơ Me và văn hoá của họ giữ vai trò chủ thể
ở vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Văn hóa: Người Khơ Me đã có những cống hiến to lớn vào kho tàng văn hóa
chung của các dân tộc ở Việt Nam. Về văn học dân gian, người Khơ Me là chủ
nhân di sản của một nền văn hóa phong phú gồm nhiều thể loại: dân ca, truyển
cổ, những câu châm ngôn, tục ngữ thường như một lời khuyên răn, một kinh
nghiệm sống. Gắn liền với những sinh hoạt khác nhau, dân ca Khơ Me cũng có
nhiều loại: hát ru con, hát trong lao động… những bài hát không chỉ phản ánh
không kinh nghiệm nông nghiệp mà còn phản ánh đời sống xã hội nhiều tình
cảm của người Khơ Me.
Hoạt động sản xuất: Bên cạnh việc trồng lúa nước là ngành sản xuất chủ yếu,
nông dân Khơ Me còn trồng hoa mầu trên đất rẫy. Có hai loại đất rẫy: rẫy
chuyên dùng và rẫy vốn là ruộng ven làng. Giữa hai vụ mùa lớn, người dân Khơ
Me canh tác thêm một vụ hoa màu phụ ngắn ngày. Trên đất rẫy, phổ biến các
loại đậu, khoai, ngô, rau, mía, hành, ngò… Có nhiều địa phương chuyên trồng
các đặc sản như dưa hấu, hành đỏ, nhãn, trầu vàng, xoài… Ngoài công việc chăn
nuôi, người Khơ Me ở vùng ven sông rạch hay biển cũng sử dụng các kỹ thuật
đánh bắt cá nước ngọc và nước mặn. Rất ít người Khơ Me sống chuyên bằng
chài lưới trên biển, tuy cũng có một số gia đình chung vốn vào việc mua thuyền,
mua lưới đánh cá ven biển.
Như vậy, người Khmer tuy là dân tộc thiểu số nhưng phân bố rộng rãi
khắp các tỉnh thành và tập trung chủ yếu theo tuyến biên giới phía Tây Nam Bộ
[1]. Đây là những khu vực có thời tiết khí hậu khắc nghiệt, giao thông đi lại khó
khăn và lại là địa bàn nhạy cảm, thường xuyên phải đấu tranh với những âm
mưu thủ đoạn, hoạt động chống phá của các thế lực thù địch, các loại tội phạm
(tội phạm xâm phạm an ninh quốc gia, tội phạm ma túy, buôn lậu, buôn bán phụ
nữ trẻ em, giết người, hiếp dâm, vận chuyển, buôn bán tiền giả, chất nổ, chất
cháy...). Giám định ADN là một công cụ đắc lực phục vụ cho công tác điều tra,
xét xử nói chung và góp phần bảo vệ chủ quyền an ninh biên giới, giữ vững an

ninh trt t xó hi khu vc phớa Tõy Nam B núi riờng. Hàng năm số
lng các vụ án hình sự nghiêm trọng liên quan đến ngi dân tộc Khmer và đc trng cầu giám định ADN tại
Viện Khoa học hình sự có xu hng gia tăng. Cụ thể năm
2004 có 10 vụ, năm 2005 có 11 vụ, năm 2006 có 7 vụ,
năm 2007 có 9 vụ, năm 2008 có 16 vụ, năm 2009 có 21
vụ và năm 2010 có 18 vụ.
Tuy nhiên, ở Việt Nam cho đến nay cha

có một

nghiên cứu hoàn chỉnh nào đc công bố về khảo sát sự
phân bố các alen của 15 locus gen hệ Identifiler đối
với quần thể ngi dân tộc Khmer. Vỡ vy, vic tin hnh trin
khai ti nghiờn cu: Kho sỏt v xõy dng c s d liu tn sut cỏc alen
ca
15 locus gen h Identifiler t qun th ngi dõn tc Khmer ng dng trong giỏm
nh ADN l mt yờu cu cp thit. Đề tài này c hoàn thành sẽ
đáp ứng yêu cầu cấp thiết của giám định gen và đóng
góp ti liệu vào hệ thống gen hình sự quốc tế. Kết quả
của đề tài là cơ sở pháp lý vững chắc để phân tích,
đánh giá và kết luận giám định đối với những vụ án
liên quan đến ngi thuộc dân tộc Khmer.
Mc tiờu ca ti
Kho sỏt v xõy dng c s d liu tn sut cỏc alen ca 15 locus gen
(ADN) h Identifiler t dõn tc Khmer phc v cho cụng tỏc giỏm nh ADN
cỏc v ỏn liờn quan n ngi dõn tc Khmer. Trờn c s ú, tớnh tn sut xut
hin ca mi alen trong tng locus ca dõn tc Khmer, lm c s khoa hc
phõn tớch, ỏnh giỏ v rỳt ra kt lun giỏm nh truy nguyờn huyt thng hoc
truy nguyờn cỏ th. ng thi úng gúp vo nhim v giỏm nh ADN cho cỏc

lực lượng thực thi pháp luật trên toàn cầu, nhất là trong bối cảnh toàn cầu hóa
giữa cảnh sát các nước thông qua Interpol.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giám định gen (ADN)
Giám định gen là nghiên cứu, phân tích ADN từ các dấu vết, vật chứng có
nguồn gốc cơ thể bằng kỹ thuật gen. Thông qua phân tích ADN để xác định truy
nguyên, nhận dạng cá thể trong các vụ án hình sự, tìm tung tích nạn nhân, người
mất tích trong các vụ cháy, vụ tai nạn, thảm họa… hoặc xác định quan hệ huyết
thống.
1.1.1. Sự ra đời của sinh học phân tử
Theo F. Jacob thì sinh học hiện đại có mục đích là giải thích các đặc tính
của cơ thể sống thông qua nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các phân tử vật
chất thành phần.
Sinh học phân tử là một ngành sinh học hiện đại quan tâm đến việc giải
thích những hiện tượng và quy luật sinh học ở mức phân tử. Các nhà sinh học
phân tử thường sử dụng những kỹ thuật hóa sinh để nghiên cứu những vấn đề di
truyền. Lịch sử ra đời và phát triển của sinh học phân tử chính là sự hội tụ và
phát triển của nhiều ngành khoa học khác nhau như: Sinh học tế bào, Di truyền
học, Hóa sinh học và Vi sinh vật học.
Ngành di truyền học ra đời vào thế kỷ thứ XX: Đầu tiên những công
trình của Mendel (1822-1884) được nghiên cứu trở lại, đến năm 1900, thuyết
di truyền do nhiễm sắc thể ra đời.


Vào đầu thế kỷ XX người ta khám phá ra ADN như một chất sinh hóa
mang thông tin di truyền và làm sáng tỏ cấu trúc ADN.
Những năm 70 ngành sinh hóa phân tử bùng nổ.

Sự xuất hiện ngành di truyền học: Ngành di truyền học hiện đại này có từ
các công trình của Mendel, người đầu tiên thực hiện các lý thuyết về di truyền.
Ông in ra các kết quả năm 1866, nhưng lúc bấy giờ ít được chú ý. Cho đến năm
1900 thì người ta mới nghiên cúu và khám phá trở lại.
Sự phát triển của thuyết nhiễm sắc thể về tính di truyền. Các gene nằm
trong nhiễm sắc thể và theo Sturtevant thì các gene có thể có một trật tự trong
nhiễm sắc thể, và thành lập bản đồ gene đầu tiên. Cũng trong phòng thí nghiệm
của Morgan mà các thủ tục về thí nghiệm biến đổi được Muller phát triển.
Sự hội tụ của ngành sinh hóa và di truyền: Lúc bấy giờ người ta biết sự
hiện diện các gene trong nhiễm sắc thể nhưng chưa biết tính chất sinh hóa các
gene hay cách hành động của chúng.
Garrod thiết lập sự liên hệ đầu tiên giữa gene và enzym từ sự quan sát
căn bệnh di truyền.
Beadle và Tatum đào sâu liên hệ này nhờ một hệ thống dẫn tới thực
nghiệm: nấm Neurospora crassa.
Tổng hợp các công trình này đưa đến một kết luận là các gene kiểm soát
sự tổng hợp các enzym, và mỗi protein được mã hóa (code) bởi một loại gene
riêng biệt.
ADN chất sinh hóa mang thông tin di truyền: Năm 1928 hiện tượng đầu
tiên cho phép phát triển về sự nhận diện chất di truyền là sự biến đổi vi khuẩn do
Griffith, người Anh tìm ra.
Hiện tượng này lúc bấy giờ được xem là một thử nghiệm về hoạt động
sinh học mà nhờ đó người ta có thể xác định được bản chất của chất di truyền
Thử nghiệm này lại được Avery dùng để làm sáng tỏ bản chất sinh hóa đó là
ADN. Tuy nhiên sự khám phá này cũng được đón chào bởi nhiều người hoài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
10HTN

n

nghi. Phải đợi có nhiều công trình khác kế tiếp mà thực tế này mới được chấp
nhận: Đặc biệt là công trình của Chargaff hay Hershey. Sự chấp nhận toàn toàn
và vĩnh viễn có được khi Watson và Crick làm sáng tỏ của cấu trúc ADN.
Ảnh hưởng của các nhà vật lý học: Ảnh huởng các nhà vật lý học sẽ
đánh dấu ngành sinh học phân tử. Có những người, như Schrödinger đóng vai
trò như một nhà quan sát. Những người khác cống hiến tất cả sự nghiệp của họ
cho ngành này vì họ nhận biết rằng khoa học này là một biên giới (lãnh vực)
mới của sự hiểu biết khoa học.
Pauling và Delbrück đóng một vai trò xác định sự tiến triển của khoa học này.
Delbrück đặc biệt là người sáng lập ra nhóm phage với Luria và
Hershey.
Cấu trúc ADN: Cuối cùng, đó là nhờ sự sáng tỏ của cấu trúc ADN mà
ngành sinh hóa phân tử biết thành công rực rỡ. Sự thành công này không những
là công trình của Watson và Crick; mà cũng là của các nhà nghiên cứu Franklin
và Wilkins.
Mô hình của Watson và Crick và tổng quan về cấu trúc ADN
Trong quá trình nghiên cứu của mình Watson và Crick đã bắt đầu suy
nghĩ về mô hình xoắn kép, nhưng vẫn thiếu thông tin về bước xoắn và khoảng
cách ngang giữa 2 mạch. Khi đó, Rosalind Franklin gửi một số phát hiện của bà
cho Trung tâm nghiên cứu y học và Crick đọc được các tài liệu này nhờ một
trong các đường dẫn của Max Perutz's. Công trình của Franklin xác nhận về câu
trúc xoắn kép và còn ghi nhận về tính đối xứng của phân tử, đặc biệt là cho rằng
2 mạch chạy theo hướng ngược nhau dạng đối song.
Giữa tháng 3 năm 1953, Watson và Crick đã suy luận ra cấu trúc xoắn kép
của ADN, nhờ sử dụng kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Rosalind
Franklin và Maurice Wilkins, (điều này từng gây tranh cãi vì hai ông xem các
mẫu nhiễu xạ tia X quan trọng của Franklin mà chưa được sự đồng ý của bà (bà
thậm chí không biết đến).) Sau khi xem kết quả của Franklin, Watson có đề nghị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –

11HTN

n


Franklin hợp tác để thắng nhóm của Pauling trong cuộc chạy đua tìm ra cấu trúc
nhưng bà từ chối. Ngay sau đó, Maurice Wilkins cho Watson xem bức ảnh nổi
tiếng - Bức ảnh 51. Từ bức ảnh này, Watson và Crick nhanh chóng nhận ra rằng
không chỉ khoảng cách giữa 2 mạch không đổi mà còn có thể đo đạc chính xác
con số là 2 nanomet, và cũng từ đây, họ xác định được bước sóng 3,4 nm mỗi
10bp của cấu trúc xoắn kép.
Cuối cùng, Watson và Crick cho rằng việc bắt cặp bổ sung của các base
(Nucleobase) giải thích cho phát hiện của Chargaff. Tuy nhiên, khi ấy các sách
giáo khoa đã tiên đoán sai rằng các Nucleobase tồn tại dạng enol (thực chất
chúng tồn tại dạng keto). Khi Jerry Donohue chỉ ra lỗi sai này cho Watson, ông
nhanh chóng nhận ra cặp A-T, G-X gần như y hệt nhau về hình dạng và do vậy,
sẽ tạo ra các cấu trúc như những bậc thang giữa 2 mạch. Hai ông nhanh chóng
hoàn thành mô hình và công bố trước khi Franklin xuất bản bất kỳ công trình
nào của bà. Ngày 25 tháng 6 năm 1953, Watson và Crick đã đăng nghiên cứu
của các ông trong bài báo trên tạp chí khoa học Nature với tiêu đề: A structure
for deoxyribose nucleic acids (Cấu trúc của Axit Deoxyribo Nucleic (ADN).
Phân tử ADN được coi là "cơ sở vật chất của tính di truyền ở cấp độ phân
tử" (molecule of heredity). Tuy nhiên, thực chất về mặt cấu tạo, các ADN không
phải một phân tử đơn thuần mà nó được tạo thành từ hai chuỗi polynucleotide,
chúng liên kết với nhau và uốn quanh 1 trục tương tự 1 chiếc thang dây xoắn.
Cấu trúc này được gọi là cấu trúc xoắn kép.
Mỗi chuỗi polynucleotide chính là do các phân tử nucleotide liên kết với
nhau thông qua liên kết phosphodieste giữa gốc đường của nucleotide này với
gốc phosphate của nucleotide tiếp theo. Tóm lại, ADN là các đại phân tử
(polymer) mà các đơn phân (monomer) là các nucleotide.

Mỗi nucleotide được tạo thành từ một phân tử đường ribose,
một gốc phosphate và một bazơ nitơ (nucleobase). Trong ADN chỉ có 4 loại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
12HTN

.v
n


nucleotide và những loại này khác nhau ở thành phần nucleobase. Do đó tên gọi
của các loại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
13HTN

n


nucleotide xuất phát từ gốc nucleobase mà nó mang: adenine (A), thymine
(T), Cytosine (C), và guanine (G). Trong đó, Avà G là các purine (có kích
thước lớn) còn T và C (tiếng Việt gọi là X ), có kích thước nhỏ hơn (pyrimidine).
Trong môi trường dịch thể, 2 chuỗi polynucleotide của 1 phân tử ADN
liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô. Liên kết này được tạo ra giữa 2 gốc
nucleobase của 2 nucleotide đối diện nhau trên 2 chuỗi, tương tự như những bậc
thang trên 1 chiếc thang dây.
Do cấu tạo hoá học của các nucleobase mà liên kết hydro chỉ hình thành
giữa 2 loại nucleobase nhất định là A với T (qua 2 liên kết hydro)
và C với G (bằng 3 liên kết hydro). Đó thực chất là liên kết giữa một purine và 1
pyrimidine nên khoảng cách tương đối giữa 2 chuỗi polynucleotide được giữ

vững. Nguyên tắc hình thành liên kết trên được gọi lànguyên tắc bổ sung và nó
phổ biến trên mọi loài sinh vật.
Trong tế bào, dưới tác dụng của một số protein đặc hiệu, 2 chuỗi của phân
tử ADN có thể tách nhau ra (còn gọi là biến tính ADN) do các liên kết hydro bị
cắt đứt. Khi đó, các nucleotide trên mỗi chuỗi có thể tạo thành liên kết với các
nucleotide tự do trong môi trường nội bào. Kết quả của quá trình này là tạo
thành 2 phân tử ADN giống hệt nhau từ 1 phân tử ADN ban đầu. Đây cũng
chính là nguồn gốc của đặc tính di truyền của sinh vật. Các nhà khoa học có thể
thực hiện quá trình tự nhân đôi này trong ống nghiệm gọi là kỹ thuật PCR. Nếu
sự bắt cặp giữa nucleotide chuỗi gốc với nucleotide không tuân theo nguyên tắc
bổ sung thì sẽ tạo thành đột biến là nguồn gốc của hiện tượng biến dị.
1.1.2. Cơ sở khoa học và sự ra đời của giám định gen
Năm 1956 Joe Hin Tjio và Albert Levan đã xác định chính xác ở người,
trong nhân tế bào thể (tế bào lưỡng bội) có 46 nhiễm sắc thể (NST) được xếp
thành 23 cặp đồng dạng: 22 cặp nhiễm sắc thể thường và một cặp nhiễm sắc thể
giới tính. Riêng tế bào trứng và tinh trùng chỉ có 23 nhiễm sắc thể (tế bào đơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
14HTN

n


bội). Thế hệ con cái nhận từ mẹ 23 nhiễm sắc thể thông qua tế bào trứng và 23
nhiễm sắc thể từ cha thông qua tế bào tinh trùng. Sự kết hợp giữa trứng và tinh
trùng đã duy trì được số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào thường là 46. Bộ
nhiễm sắc thể được bảo tồn và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác và mang
tính đặc trưng cho người [26, 28] .
Có nhiều phương pháp được sử dụng để xác định cá thể người: nhận biết
qua vân tay, tiếng nói, nhận biết các yếu tố di truyền như: xác định các nhóm

kháng nguyên hồng cầu (nhóm máu), xác định một số yếu tố protein trong huyết
thanh, xác định một số enzym, nhưng khả năng phân biệt còn thấp. Phải đến
những năm cuối thế kỷ 20, đặc biệt là thập kỷ 80, 90 các nhà khoa học hình sự
mới ứng dụng công nghệ gen (DNA- Technology) vào trong xác định tội phạm.
Năm 1984 Alec Jeffreys và các cộng sự ở trường đại học Leicester (Anh) khi
nghiên cứu các đoạn ADN mã hoá cho myoglobin trong máu người đã phát hiện
ra trình tự của các bazơnitơ được lặp lại một số lần với chiều dài đoạn lặp từ 1015 bp (base pair), các đoạn lặp này được gọi là tiểu vệ tinh (minisattelite). Ông
cũng phân lập được hai đoạn và nhân bội chúng, sử dụng làm mẫu dò (probe) để
phát hiện những vùng mà Jeffreys gọi là vùng siêu biến (hypervariable region) ở
các vật liệu di truyền khác nhau [26]. Đây được coi là bước ngoặt lớn trong lịch
sử phát triển của Khoa học hình sự thế giới nói chung và Sinh học pháp lý nói
riêng. Các tiểu vệ tinh được phát hiện thấy trong mọi tế bào và ở những vị trí
khác nhau trong hệ gen người. Điều đáng chú ý là số lần lặp lại các đoạn lặp này
ở các cá thể khác nhau thì khác nhau. Alec Jeffreys coi đây là đặc điểm rất quan
trọng để phân biệt sự khác nhau giữa các cá thể (truy nguyên cá thể). Giám định
gen cho mục đích tư pháp ra đời từ đây. Giám định gen ra đời không chỉ khắc
phục được những hạn chế của các phương pháp huyết thanh học mà còn giải
quyết được những vụ án bế tắc trước đây- những vụ án mà ADN là bằng chứng
duy nhất. Tính ưu việt của giám định gen là truy nguyên được cá thể người, xác
định quan hệ huyết thống cha con, xác định hài cốt... Ban đầu, giám định gen
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
15HTN

n


được gọi là giám định vân tay di truyền (DNA-"fingerprinting"), về sau để tránh
sự hiểu lầm giữa giám định đường vân và giám định gen, Uỷ ban nghiên cứu
quốc gia Mỹ (NRC) đề nghị đổi là truy nguyên ADN (DNA-profiling) [16, 28].
Tháng 10 năm 1990, tại Mỹ, Dự án hệ gen người (Human Genome

Project-HGP) chính thức được bắt đầu. Đến ngày 12 tháng 02 năm 2001, HGP
và Celera đã công bố trình tự đầy đủ của hệ gen người - một sự kiện trọng đại
trong sự phát triển của sinh học phân tử nói chung và trong việc nghiên cứu gen
người nói riêng. Theo công bố này, số lượng gen trong bộ gen người có khoảng
35 000 gen, trong đó có hàng chục gen được nghiên cứu ứng dụng để xác định
huyết thống và truy nguyên cá thể [26].
Cũng như ADN ở sinh vật nhân chuẩn khác, ADN nhân ở người gồm
những trình tự mã hoá (các exon) xen kẽ với những trình tự không mã hoá (các
intron) [14, 15]. Leder, năm 1977 đã phát hiện ra hiện tượng này. Tuỳ mức độ
hiện diện của chúng trong nhân, các trình tự ADN được chia làm 3 loại:
- Các trình tự duy nhất: là các gen mã hoá cho các protein có trình tự đặc
trưng cho từng gen.
- Các trình tự có số lần lặp lại trung bình: chiếm khoảng 25- 40% bộ gen
người, chúng có kích thước từ 100-1000 kb, đa dạng hơn các trình tự lặp lại
nhiều lần. Các trình tự này không tập trung mà phân tán trên toàn bộ hệ gen.
Chúng có thể là những trình tự không mã hoá với chức năng chưa rõ hoặc cũng
có thể là những trình tự mã hoá (các gen mã hoá cho ARN riboxom, ARN vận
chuyển...).
- Các trình tự lặp lại nhiều lần: Chiếm 10-15% bộ gen. Đó là những trình
tự ADN ngắn (10-200 kb), không mã hoá, thường tập trung ở những vùng
chuyên biệt trên nhiễm sắc thể (vùng tâm động, vùng đầu nhiễm sắc thể).
Các gen được sử dụng trong giám định hình sự là các gen nằm ở vùng
không mã hoá (intron) của ADN. Ở giai đoạn phát triển đầu tiên của giám định
gen, người ta áp dụng các kỹ thuật phân tích các gen có đoạn lặp trung bình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
16HTN

n

(Variable Number of TADNem Repeat-VNTR hay Minisatellite). Nhưng những
kỹ thuật này chỉ áp dụng được với từng gen riêng lẻ (single locus) và phụ thuộc
vào thao tác kỹ thuật của người giám định nên dễ xảy ra sai sót. Từ năm 1990
tới nay các nhà Khoa học hình sự sử dụng các kỹ thuật phân tích các gen có
trình tự lặp ngắn (Short TADNem Repeat-STR hay Microsatellite) vì chúng khá
bền vững, có khả năng phân tích đồng thời nhiều gen, ít phụ thuộc vào thao tác
kỹ thuật của người giám định. Các cấu trúc VNTR hay STR đều mang tính bảo
thủ cao, được di truyền qua các thế hệ và mang tính đặc trưng cho cá thể. Đó là
nền tảng khoa học cho giám định gen. Các gen này thường có tính đa hình cao,
ít đột biến, tương đối bền vững và cho phép đồng thời thực hiện được phản ứng
nhân gen của nhiều gen khác nhau [24].
Tính đa hình của các gen này được thể hiện ở hai dạng: đa hình về trình tự
các nucleotid và đa hình về chiều dài.
- Đa hình về trình tự: các gốc nucleotid ngẫu nhiên trong đoạn ADN
không theo một trình tự nào. Ví dụ: tại locus A,
Ở cá thể thứ nhất có trình tự:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

- AGACTGCTAGỞ cá thể thứ hai có trình tự:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

- AGCCTGCGAGNhư vậy tại vị trí số 3 và vị trí số 8 của dãy thứ nhất đã được thay thế A
bằng C và T bằng G.
- Đa hình về chiều dài: Một số gốc nucleotid được lặp đi lặp lại nhiều lần
trên chiều dài của đoạn ADN.
Ví dụ: tại locus D7S820,
Cá thể thứ nhất: GATA GATA... ............GATA  7 đoạn lặp GATA Cá
thể thứ hai: GATA GATA GATA... GATA 12 đoạn lặp GATA Xuất

phát từ thực tế của giám định ADN và cùng với sự tiến bộ của kỹ
thuật, ngày nay các nhà khoa học hình sự đang áp dụng kỹ thuật phân tích các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
16HTN

n


gen có trình tự siêu ngắn Mini STR (Mini Short TADNem Repeat). Về thực
chất của Mini STR vẫn là những đoạn STR nhưng khi phân tích, mồi (primer)
được thiết kế với mục đích sao chép đoạn STR ngắn hơn những đoạn STR thông
thường nhằm thu được sản phẩm từ những đoạn STR của mẫu ít nhiều đã bị biến
tính hoặc phân huỷ phần nào, tức những mẫu có hàm lượng ADN ít. Đây là sự
cải tiến của các nhà khoa học, bởi lẽ dấu vết hình sự nói chung, đặc biệt là dấu
vết sinh học nói riêng không phải lúc nào cũng tồn tại ở dạng nguyên vẹn cho
nên cần phải có những biện pháp kỹ thuật hợp lý để hạn chế sự biến tính của dấu
vết đồng thời khai thác triệt để khả năng của dấu vết [21, 26].
Để phân tích Mini STR các hãng sản xuất trên thế giới cũng chế tạo ra
những bộ kit tương tự như những bộ kit phân tích thông thường khác, chẳng hạn
như bộ kit Minifiler.
Các tập đoàn nghiên cứu khoa học trên thế giới đã sản xuất các bộ kít phân
tích tổ hợp các gen có trình tự lặp lại ngắn: kít 2 gen (như TPOX/CSF1PO), kít 3
gen (như THO1/F13A1/FES), kít 9 gen (D3S1358/FGA/vWA/...) [21, 29].
Ngày nay các nhà Sinh học phân tử và Khoa học hình sự trên thế giới đã
cho ra đời và ứng dụng những bộ kít phân tích tới 16, 24 hoặc 27 gen. Việc phân
tích ít hay nhiều gen phụ thuộc vào đặc điểm quần thể, dân số của mỗi quốc gia.
Nếu chỉ phân tích từ 2 đến 3 gen thì độ tin cậy khoảng 85 % - 90%. Số lượng
gen được phân tích càng nhiều thì độ tin cậy càng cao. Theo tập đoàn PerkinElmer (Mỹ) khi phân tích tổ hợp 9 gen hệ Profiler Plus thì khả năng trùng hợp
về một kiểu gen là vô cùng nhỏ, vì tần suất xuất hiện của một kiểu gen là

khoảng 1/72 tỉ [40]. Hiện nay, Viện Khoa học hình sự - Bộ Công an Việt Nam
sử sụng hẹ Identifiler để xây dựng cơ sở dữ liệu tần xuất các gen (database) của
người Việt (Kinh); truy nguyên cá thể và xác định huyết thống cha con. Qua
giám định cho thấy khả năng trùng hợp của một kiểu gen trong quần thể người
Việt cũng vô cùng nhỏ. Ví dụ: Trong vụ án hiếp, giết và cướp tài sản xảy ra
ngày 12/01/2005 tại xã Long Thành Bắc, huyện Hoà Thành, tỉnh Tây Ninh,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
17HTN

n


giám định gen theo hệ Profiler Plus cho thấy kiểu gen của tinh trùng có trên
quần lót nạn nhân trùng hoàn toàn với kiểu gen của đối tượng và tần xuất của
kiểu gen này trong quần thể người Việt là 1/60 tỉ (trong khi đó dân số Việt nam
hiện nay chỉ khoảng 82 triệu); do vậy đã truy nguyên được đối tượng gây án.
Trong một vụ án giết người xảy ra ngày 09/12/2004 tại xã Hàm Thạnh, huyện
Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận, phân tích gen đã khẳng định được máu trên
con dao chính là máu của nạn nhân vì kiểu gen phân tích từ dấu vết máu trên
dao trùng với kiểu gen của nạn nhân với tần xuất trong quần thể người Việt là
1/638404 tỉ.
Theo các nhà khoa học hình sự khi phân tích bằng bộ kit Identifiler thì độ
tin cậy trung bình đạt là khoảng: 1/ 4,62 x 1019, có nghĩa là trong số 4,62 x 1019
người thì mới có một người ngẫu nhiên nào đó trùng với kiểu gen trên [17, 28].
Bộ kit Sefiler có 12 locus, độ tin cậy trung bình là khoảng: 1/ 6,47 x 1015
gồm các locus:
D2S1338 D3S1358 D8S1179 TH01

D16S539 SE33

D18S51

VWA

D19S433 D21S11

FGA

Amelogenin

Bộ kit ProfilerPlus có 10 locus, độ tin cậy trung bình là khoảng1/ 1,48 x
1011 gồm các locus:
D3S1385 D5S818 D7S820 D8S1179 D13S317
D18S51

FGA

D21S11 VWA

Amelogenin

Bộ kit Cofiler có 7 locus, độ tin cậy trung bình là khoảng: 1/ 3,15 x 107
gồm các locus:
D3S1385 CSF1PO D7S820
TH01

TPOX

D16S539

Amelogenin

Trong vòng gần 30 năm qua, giám định gen đã có những đóng góp đáng kể
giúp cho các nhà điều tra hình sự và những người làm công tác xét xử trong việc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
18HTN

n


truy tìm tội phạm, xét xử đúng người, đúng tội và minh oan cho người vô tội.
Giá trị chứng cứ của ADN ngày càng được coi trọng trong hệ thống pháp luật,
đặc biệt ở các nước phát triển. Ở Mỹ hiện có hơn 100 phòng giám định gen hình
sự của nhà nước và hàng chục phòng thí nghiệm của tư nhân. Hàng năm họ đã
giám định hàng trăm ngàn mẫu ADN. Ở hầu hết các nước châu Âu và châu Á
đều có giám định ADN ở các mức độ phát triển khác nhau. Riêng ở Trung Quốc
ngành công an đã triển khai giám định ADN xuống tận cấp quận, huyện. Trên
thế giới số lượng phòng giám định ADN ngày càng tăng [7, 14, 15]. Ở Việt
Nam, tại Viện Khoa học hình sự, phòng thí nghiệm giám định ADN đã được
triển khai từ năm 1999 với trang thiết bị hiện đại và đội ngũ giám định viên được đào tạo chuyên sâu. Trong qua trình phát triển trình độ năng lực cán bộ ngày
càng được nâng cao, trang thiết bị được bổ sung và nâng cấp, đã đáp ứng và
phục vụ hữu hiệu cho công tác đấu tranh phòng chống tội phạm của lực lượng
Công an và công tác xét xử của ngành Tư pháp.
1.1.3. Khái niệm về locus và alen
Locus là một đoạn ADN trên nhiễm sắc thể, dành cho một gen nhất định.
Trong giám định ADN thì locus còn có thể là những đoạn ADN không mã hóa
[26].
Alen là các trạng thái khác nhau của cùng một locus. Mỗi cá thể đều có
hai alen cho mỗi một locus, trong đó một alen di truyền từ bố, một alen di truyền

từ mẹ. Nếu hai alen của một locus hoàn toàn giống nhau thì được gọi là đồng
hợp tử, còn khác nhau được gọi là dị hợp tử [16, 26].
1.1.4. Các tiêu chuẩn cho locus STR dùng trong giám định ADN
Giám định ADN hiện nay sử dụng các locus STR là chủ yếu. Phương
pháp giám định gen có độ tin cậy rất cao bởi các locus STR có tính đa alen (tính
đa hình) rất cao, mỗi alen chỉ xuất hiện trong quần thể với tần số rất thấp [16,
32]. Locus STR ngắn nên có thể đồng thời phân tích được ba hoặc nhiều STR

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
19HTN

n