fenotipado de ADN

La fenotipificación del ADN es el proceso de predecir el fenotipo de un organismo utilizando únicamente información genética obtenida mediante genotipificación o secuenciación del ADN . Este término, también conocido como fotoajuste molecular, se utiliza principalmente para referirse a la predicción de la apariencia física y/o la ascendencia biogeográfica de una persona con fines forenses.

La fenotipificación del ADN utiliza muchos de los mismos métodos científicos que se emplean en la medicina personalizada basada en información genética , en la que la respuesta a los fármacos ( farmacogenómica ) y los resultados médicos se predicen a partir de la información genética del paciente. Las variantes genéticas significativas asociadas a un rasgo específico se descubren mediante un estudio de asociación de genoma completo (GWAS), en el que se analizan cientos de miles o millones de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) para determinar su asociación con cada rasgo de interés. Posteriormente, se utiliza el modelado predictivo para construir un modelo matemático que permita predecir rasgos en nuevos sujetos.

Los fenotipos humanos se predicen a partir del ADN mediante métodos directos o indirectos. ^{[ 1 ]} Con los métodos directos, se miden las variantes genéticas vinculadas mecánicamente con la expresión variable de los fenotipos relevantes y se utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. Con los métodos indirectos, se miden las variantes asociadas con componentes genéticos de la ascendencia que se correlacionan con el fenotipo de interés, como los marcadores informativos de ascendencia , y se utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. El método directo siempre es preferible, por razones obvias, pero dependiendo de la arquitectura genética del fenotipo, no siempre es posible. ^{[ 1 ]}

Los métodos de determinación de la ascendencia biogeográfica se han desarrollado ampliamente dentro de la comunidad genética, ya que constituyen un paso clave en el control de calidad de los estudios de asociación del genoma completo (GWAS). ^{[ 2 ]} Estos enfoques suelen utilizar la agrupación genética humana a nivel genómico y/o el análisis de componentes principales para comparar nuevos sujetos con individuos seleccionados con ascendencia conocida, como el Proyecto Internacional HapMap o el Proyecto 1000 Genomas . Otro enfoque consiste en analizar marcadores informativos de ascendencia (AIM), polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) cuya frecuencia varía entre las principales poblaciones humanas. ^{[ 3 ]}

Ya en 2004, se recopiló evidencia que mostraba que la mayor parte de la variación fenotípica en el color del iris humano podía atribuirse a polimorfismos en el gen OCA2. ^{[ 4 ]} Este artículo, y el trabajo que citó, sentaron las bases para la inferencia del color del iris humano a partir del ADN, llevada a cabo por primera vez a nivel básico por DNAPrint Genomics. ^{[ 1 ]} A partir de 2009, grupos académicos desarrollaron y publicaron modelos predictivos más precisos para el color de los ojos y, más recientemente, para el color del cabello en la población europea. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Más recientemente, empresas como Parabon NanoLabs e Identitas han comenzado a ofrecer servicios de fenotipado de ADN forense para las fuerzas del orden estadounidenses e internacionales. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Sin embargo, la ciencia que sustenta los servicios comerciales ofrecidos por Parabon NanoLabs ha sido criticada, ya que no ha sido sometida a escrutinio en publicaciones científicas revisadas por pares. Se ha sugerido que se desconoce "si su capacidad para estimar la apariencia de un rostro es mejor que el azar, o si se trata de una aproximación basada en lo que sabemos sobre la ascendencia". ^{[ 9 ]}

El fenotipado de ADN se suele denominar "testigo biológico", un juego de palabras con el término " testigo ocular " . ^{[ 10 ]} Así como un testigo ocular puede describir la apariencia de una persona de interés, el ADN encontrado en la escena de un crimen puede utilizarse para determinar la apariencia física de quien lo dejó. Esto permite que el fenotipado de ADN se utilice como herramienta de investigación para orientar a la policía en la búsqueda de sospechosos. El fenotipado de ADN puede ser especialmente útil en casos sin resolver, donde puede que no haya ninguna pista actual. Sin embargo, no es un método que se utilice para ayudar a encarcelar a sospechosos, ya que las medidas forenses más tradicionales son más adecuadas para ello. ^{[ 11 ]}

Una herramienta en línea disponible para el público y las fuerzas del orden es la herramienta web HIrisPlex-S. ^{[ 12 ]} Este sistema utiliza SNP vinculados a la pigmentación humana para predecir el fenotipo de un individuo . Mediante el ensayo multiplex descrito en tres artículos distintos, se puede generar el genotipo de 41 SNP diferentes, vinculados al color del cabello, los ojos y la piel en humanos. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 6 ]} El genotipo se puede introducir en la herramienta web HIrisPlex-S ^{[ 12 ]} para generar el fenotipo más probable de un individuo en función de su información genética.

Esta herramienta comenzó originalmente como el Sistema IrisPlex, que consta de seis SNP vinculados al color de los ojos (rs12913832, rs1800407, rs12896399, rs16891982, rs1393350 y rs12203592). ^{[ 13 ]} La adición de 18 SNP vinculados tanto al color del cabello como al de los ojos dio lugar al sistema HIrisPlex actualizado (rs312262906, rs11547464, rs885479, rs1805008, rs1805005, rs1805006, rs1805007, rs1805009, rs201326893, rs2228479, rs1110400, rs28777, rs12821256, rs4959270, rs1042602, rs2402130, rs2378249 y rs683). ^{[ 13 ]} Se desarrolló otro ensayo utilizando 17 SNP involucrados en la pigmentación de la piel para crear el sistema HIris-SPlex actual (s3114908, rs1800414, rs10756819, rs2238289, rs17128291, rs6497292, rs1129038, rs1667394, rs1126809, rs1470608, rs1426654, rs6119471, rs1545397, rs6059655, rs12441727, rs3212355 y rs8051733). ^{[ 6 ]}

Las predicciones para la pigmentación de los ojos son Azul, Intermedio y Marrón. Para la pigmentación del cabello, existen dos categorías: color (Rubio, Marrón, Rojo y Negro) y tono (Claro y Oscuro). Las predicciones para la pigmentación de la piel son Muy Pálida, Pálida, Intermedia, Oscura y Oscura a Negra. A diferencia de las predicciones para ojos y cabello, donde solo se utiliza la probabilidad más alta, para el color de la piel se utilizan las dos probabilidades más altas para tener en cuenta la capacidad de bronceado y otras variaciones.

En 2018, los investigadores encontraron 15 loci en los que se encuentran genes responsables de nuestros rasgos faciales. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El análisis genético tradicional , también conocido como huella genética, utiliza el ADN como identificador biométrico . Al igual que un escaneo de iris o una huella dactilar, un perfil genético permite identificar a un individuo de forma unívoca con gran precisión. Para fines forenses, esto implica que los investigadores deben haber identificado previamente a un individuo que coincida con el perfil genético y haber obtenido su ADN. El fenotipado genético se utiliza cuando los investigadores necesitan reducir el número de posibles individuos o identificar restos desconocidos, conociendo la ascendencia y la apariencia de la persona. Una vez identificado el individuo sospechoso, el análisis genético tradicional puede utilizarse para confirmar la coincidencia, siempre que exista una muestra de referencia para la comparación.

• El 9 de enero de 2015, cuarto aniversario de los asesinatos de Candra Alston y su hija de tres años, Malaysia Boykin, la policía de Columbia, Carolina del Sur, emitió un comunicado de prensa que contenía lo que se cree que es la primera imagen compuesta en la historia forense publicada completamente a partir de una muestra de ADN. ^{[ 17 ] [ 18 ]} La imagen, producida por Parabon NanoLabs con el sistema de fenotipado de ADN Snapshot de la compañía, consiste en una malla digital de la morfología facial predicha superpuesta con texturas que representan el color de ojos, el color de cabello y el color de piel predichos. Kenneth Canzater Jr. fue acusado de los asesinatos en 2017. ^{[ 19 ]}

• El 30 de junio de 2015, NBC Nightly News presentó un retrato robot de fenotipado de ADN, también producido por Parabon, de un sospechoso del asesinato de April Tinsley en 1988 cerca de Fort Wayne, Indiana. ^{[ 20 ]} El segmento televisivo también incluyó un retrato robot de la corresponsal de noticias nacionales Kate Snow, que se produjo utilizando ADN extraído del borde de una botella de agua que la cadena envió a Parabon para una prueba ciega del servicio de fenotipado de ADN Snapshot™ de la compañía. La identidad de Snow y su uso de la botella se revelaron solo después de que se produjera el retrato robot. En 2018, John D. Miller fue acusado del asesinato. ^{[ 21 ]}
• El sheriff Tony Mancuso de la Oficina del Sheriff de la Parroquia de Calcasieu en Lake Charles, Luisiana, ofreció una conferencia de prensa el 1 de septiembre de 2015 para anunciar la publicación de un retrato robot de Parabon Snapshot de un sospechoso del asesinato de Sierra Bouzigard en 2009 en Moss Bluff, Luisiana. ^{[ 22 ]} La investigación se había centrado previamente en un grupo de hombres hispanos con quienes Bouzigard fue vista por última vez. El análisis del retrato robot indica que el sospechoso es predominantemente europeo, de tez clara, ojos verdes o posiblemente azules y cabello castaño o negro. El sheriff Mancuso declaró a los medios: «Esto redirige por completo nuestra investigación y llevará este caso en una nueva dirección». ^{[ 23 ]} Blake A. Russell fue acusado del asesinato en 2017. ^{[ 24 ]}
• Los jefes de policía de Florida de Miami Beach, Miami, Coral Gables y Miami-Dade publicaron conjuntamente un retrato robot de Snapshot del “Acosador en serie” el 10 de septiembre de 2015. ^{[ 25 ]} Durante más de un año, el perpetrador ha estado espiando y aterrorizando sexualmente a mujeres, y la policía cree que está conectado con al menos 15 delitos, posiblemente hasta 40. En un ataque en Miami Beach el 18 de agosto de 2015, que se informó al público por primera vez el 23 de septiembre de 2015, el perpetrador habló en español y le dijo a su víctima que era de Cuba. ^{[ 26 ]} De acuerdo con esta afirmación, Snapshot había determinado previamente que el sujeto es latino, con ascendencia europea, nativa americana y africana, una mezcla más similar a la que se encuentra en individuos latinos del Caribe y el norte de Sudamérica.
• El 2 de febrero de 2016, el Departamento de Policía del Condado de Anne Arundel, Maryland, publicó lo que se cree que es el primer retrato robot creado mediante la combinación de fenotipado de ADN y reconstrucción facial forense a partir del cráneo de una víctima. ^{[ 27 ]} El cuerpo de la víctima, que había sufrido un traumatismo grave en la parte superior del cuerpo, fue encontrado el 23 de abril de 1985 en un contenedor de basura metálico en la obra del centro comercial Marley Station Mall en Glen Burnie, Maryland . La policía estimó inicialmente que el homicidio ocurrió aproximadamente cinco meses antes del descubrimiento del cuerpo. Posteriormente, la fecha de la muerte se modificó a alrededor de 1963. Thom Shaw, artista forense certificado por el IAI en Parabon NanoLabs, realizó la reconstrucción facial física y la adaptación digital de un retrato robot Snapshot para reflejar los detalles obtenidos de la morfología facial de la víctima. En 2019, con la ayuda de Parabon y la genealogía genética, el cuerpo fue identificado como Roger Kelso, nacido en Fort Wayne, Indiana, en 1943. El asesino no fue identificado. ^{[ 28 ]}
• La policía de Tacoma, Washington, hizo públicos el 6 de abril de 2016 los informes Parabon Snapshot de dos sospechosos varones que se creía que eran individualmente responsables de las muertes de Michella Welch (12 años) y Jennifer Bastian (13 años), ambas secuestradas en el área North End de Tacoma en 1986, con solo cuatro meses de diferencia. ^{[ 29 ]} Los investigadores creyeron durante mucho tiempo que una sola persona había cometido ambos crímenes debido a sus muchas similitudes. Sin embargo, las pruebas de ADN de 2016 demostraron que dos individuos estuvieron involucrados por separado. Las descripciones Snapshot de los dos asesinos se publicaron para ayudar al público a generar nuevas pistas para las investigaciones. En 2018, Gary Charles Hartman ^{[ 30 ] [ 31 ]} y Robert D. Washburn fueron acusados ​​de los asesinatos de las dos niñas. ^{[ 32 ]} En 2019, el estado de Washington aprobó una ley llamada "Ley de Jennifer y Michella" en honor a las dos niñas asesinadas. Esta ley permitía a la policía tomar muestras de ADN de personas condenadas por exhibicionismo y de delincuentes sexuales fallecidos. ^{[ 33 ]}
• También el 6 de abril de 2016, la policía de Athens, Ohio, publicó un retrato robot de un depredador sexual activo vinculado a al menos tres ataques, el más reciente en diciembre de 2015 cerca de la Universidad de Ohio. ^{[ 34 ]}
• El 15 de abril de 2016, el Departamento de Policía de Hallandale Beach, Florida, publicó un retrato robot de una sospechosa presuntamente responsable de los asesinatos de David “Donny” Pichosky y Rochelle Wise, residentes de Toronto. Fue la primera vez que se publicó un retrato robot de una mujer. ^{[ 35 ]}
• El 21 de abril de 2016, la policía de Windsor, Canadá, publicó un retrato robot del sospechoso responsable del secuestro y asesinato de Ljubica Topic en 1971. ^{[ 36 ]} Fue la primera publicación pública de un retrato robot fuera de los Estados Unidos y, en ese momento, el caso más antiguo al que se había aplicado la tecnología.
• El 11 de mayo, la Oficina del Sheriff del Condado de Loudoun en Virginia publicó un retrato robot de un sospechoso responsable del secuestro y agresión sexual de una niña de 9 años en 1987. ^{[ 37 ]}
• El 16 de mayo de 2016, víspera del tercer aniversario del asesinato del veterano John “Jack” Fay, el Departamento de Policía de Warwick, Rhode Island, publicó un retrato robot elaborado a partir del ADN extraído de un martillo encontrado cerca del lugar del crimen. ^{[ 38 ]} La policía esperaba que el retrato robot generara nuevas pistas en un caso que podría haber involucrado a varios agresores.
• El 3 de mayo de 2017, la policía de Idaho Falls, Idaho, publicó un retrato robot compuesto basado en el ADN encontrado en la escena del crimen de Angie Dodge el 13 de junio de 1996. La policía esperaba que la amplia difusión del retrato robot generara nuevas pistas sobre el sospechoso. Extracto del comunicado de prensa del Departamento de Policía de Idaho Falls: "La escena del crimen y las pruebas recogidas en ella, incluyendo la obtención y extracción de un perfil de ADN principal y dos secundarios, indican que hubo más de un individuo involucrado en la muerte de Angie Dodge. Con las tecnologías actuales, el perfil principal recogido es la única muestra de ADN viable que puede utilizarse para realizar una identificación". ^{[ 39 ]} Christopher Tapp fue liberado en 2017 tras pasar 20 años en prisión por participar en la violación y el asesinato de Angie Dodge, aunque su ADN no coincidía con el ADN de la escena del crimen. ^{[ 40 ]} En mayo de 2019, Brian Leigh Dripps confesó el asesinato de Dodge después de que la policía de Idaho Falls, Idaho, presentara cargos contra Dripps. El ADN de Dripps coincidió con el ADN encontrado en la escena del crimen. Parabon Nanolabs ayudó a investigar este caso utilizando genealogía genética de ADN y GEDmatch . ^{[ 41 ] [ 42 ]}

• ADN
• Fenotipo
• Genotipado
• Estudio de asociación de todo el genoma
• Polimorfismos de un solo nucleótido
• Modelado predictivo

• Laboratorios de Nanotecnología Parabon
• Identitas