RNA: wat cellen kunnen vertellen

Het NFI sluit het drukste RNA-jaar ooit af. Niet eerder werden er zoveel RNA-onderzoeken in één jaar uitgevoerd. Het 52e onderzoek van 2019 is net gestart. Reden: het RNA-onderzoek krijgt steeds meer bekendheid bij zowel binnenlandse als buitenlandse opdrachtgevers. Het NFI is één van de weinige forensische labs in Europa dat RNA-onderzoek uitvoert in het zaakonderzoek. Naast de politie en het Openbaar Ministerie (OM) in Nederland, is het forensisch lab uit Zweden een belangrijke afnemer van dit type onderzoek.

Persoonsonderscheidende kenmerken in celtypen

Door de jaren heen zijn er binnen het researchteam van de divisie Biologische Sporen (BiS) onder leiding van Titia Sijen diverse ontwikkelingen doorgevoerd aan de eerder genoemde methode.

Op dit moment is een belangrijke ontwikkeling binnen het vakgebied het onderzoek naar de persoonsonderscheidende kenmerken in celtypen. Margreet van den Berge, als onderzoeker werkzaam binnen dit researchteam, won in september 2019 de Young Investigator Award voor dit onderzoek.

Door de persoonsonderscheidende kenmerken in kaart te brengen, kan RNA-onderzoek niet alleen inzicht geven in of een spoor uit bijvoorbeeld speeksel of sperma bestaat, maar ook van wie dit speeksel of sperma is. Dit kan van belang zijn in bijvoorbeeld zedenzaken waarbij een slachtoffer door meerdere personen is verkracht.
 
Het NFI kan dan onderzoeken welke verdachten sperma hebben bijgedragen aan een gemengd spoor. De koppeling van RNA-kenmerken aan een persoon is technisch gezien nu al mogelijk voor bloed en sperma. Aan de methode voor speeksel wordt gewerkt. Hoewel deze RNA-technieken nog niet klaar zijn om in het zaakonderzoek toe te passen, wordt dit wel gezien als dé grote belofte voor de toekomst.

Orgaantypering: raakte dit mes het hart van het slachtoffer?

Naast het typeren van lichaamsvloeistoffen (80% van de onderzoeken), kunnen de RNA-deskundigen van het NFI ook verschillende soorten orgaanweefsels typeren (20% van de onderzoeken). Dit kan de aanwezigheid van hersenen, long, lever, spier, hart en nier in een weefsel in een spoor aantonen. Duidelijkheid over de aanwezigheid van een bepaald type orgaan kan van grote toegevoegde waarde zijn voor politie en OM.

Mogelijke onderzoeksvragen die dit onderzoek kan beantwoorden, zijn: raakte dit mes het hart van het slachtoffer? Of welke kogel doorboorde de hersenen van het slachtoffer? Het NFI is, voor zover bekend, het enige forensisch laboratorium ter wereld dat orgaantypering uitvoert in zaakonderzoek.

Eerst DNA-onderzoek voor bepaling kansrijkheid RNA

Het aantal aanvragen voor RNA-onderzoek ligt hoger dan het aantal onderzoeken dat het NFI uitvoert. Dat komt doordat niet ieder spoor geschikt is. Petra Maaskant, forensisch RNA-deskundige, legt uit hoe dat komt. “We voeren altijd eerst DNA-onderzoek uit. Stel je voor: een man dringt tegen de zin van een vrouw haar vagina binnen met zijn vingers en wij ontvangen de bemonsteringen van de vingers van de man. Dan kijken we of we naast het DNA-profiel van de man DNA van de vrouw vinden. Als dit het geval is, kan RNA-onderzoek vervolgens aantonen of het om vaginale cellen gaat. Vinden we geen vrouwelijk DNA, dan voeren we het RNA-onderzoek niet uit.” 

Wens: onderzoeksresultaten beter duiden

Het is een grote wens van het RNA-team om meer RNA-sporen te kunnen duiden voor politie en OM. “Onze manier van rapporteren is nu vrij zwart-wit”, vertelt Maaskant. “We typeren anno 2019 bloed, speeksel, vaginale cellen, menstrueel bloed, sperma en nasaal vocht met specifieke markers. Als we in een onderzoek voor een celtype meer dan de helft van deze markers vinden, zeggen we dat er aanwijzingen zijn voor bijvoorbeeld de aanwezigheid van sperma in een spoor. Als we minder dan de helft van de markers vinden, doen we geen uitspraak, terwijl dit niet betekent dat een bepaald celtype niet aanwezig is in het spoor.”

Hulp van collega’s van big data-analyse

Om hier verandering in te brengen riep het team de hulp in van hun NFI-collega’s van Forensische Big Data Analyse (FBDA). Rolf Ypma, data scientist bij FBDA vertelt hoe ze binnen het NFI werken aan een statistisch model dat de bewijskracht van RNA-resultaten kwantificeert. “We ‘leren’ de computer welke markers in welke mate indicatief zijn voor welke cellen. Een uitdaging hierbij is dat meerdere celtypes tegelijk voor kunnen komen, terwijl daar maar weinig experimentele data over bestaan. Dit lossen we op door met de computer mengsels van meerdere celtypen te construeren.

Het ontwikkelde model  kan vervolgens voor elk spoor de kans berekenen dat het een bepaald type cellen bevat. Deze kansen kunnen we uiteindelijk omzetten in een likelihood ratio die past bij de scenario’s van de zaak.” Hiermee kan het NFI in de toekomst ook over sporen, die minder dan de helft van het aantal markers van een bepaald celtype bevatten, een uitspraak doen.

Validatie met echte mengsels

Om dit model in zaakonderzoek te kunnen gebruiken is validatie noodzakelijk. Hiervoor zijn echte mengsels nodig. Geen mengsels die door de computer zijn vervaardigd, maar echte mengsel vervaardigd in het laboratorium. Het researchteam beschikt over ruim 170 van deze monsters, vrijwillig gedoneerd door collega’s. Deze worden allemaal gesplitst. De ene helft van de monsters blijft uit één lichaamsvloeistof bestaan. Van de andere helft maken de onderzoekers mengsels die vaak voorkomen in scenario’s waarin RNA-typering regelmatig wordt toegepast zoals zedenzaken.

Dit zijn onder andere mengsels van speeksel en sperma, speeksel en vaginale cellen en sperma en vaginale cellen. Het validatietraject met deze mengels is net gestart en over ongeveer drie maanden klaar. Als blijkt dat het ontwikkelde model ook met deze monsters werkt, kan het NFI deze methode in zaakonderzoek gebruiken en daardoor politie en OM van informatie voorzien.

Vetweefsel aantonen

Naast het aantonen van lichaamsvloeistoffen en orgaanweefsel werken de onderzoekers aan de detectie van vetweefsel. Op dit moment brengen de onderzoekers de markers hiervoor in kaart. Van den Berge en Maaskant: “We zien nu met enige regelmaat op een stuk van overtuiging wel ‘iets’ dat op weefsel lijkt, maar meer kunnen we nu niet over zeggen, omdat dit niet de lichaamsvloeistoffen of orgaanweefsels zijn die we op dit moment kunnen typeren. Het zou mooi zijn als we daadwerkelijk kunnen vaststellen of het in deze gevallen om vet gaat. Daar gaan we ons best voor doen.”

Samenvoegen onderzoeksstappen om keuze te voorkomen

En alsof al deze ontwikkelingen nog niet genoeg zijn, werkt het researchteam ook aan een manier om de onderzoekstappen Differentiële Lysis (DL) en DNA/RNA co-isolatie samen te voegen. Met DL zijn spermacellen en niet-sperma cellen te scheiden, indien deze aanwezig zijn in een spoor. Onderzoekers passen deze methode vooral toe in zedendelicten waarbij bijvoorbeeld een overmaat aan sperma aanwezig is, waardoor onderliggende niet-spermacellen niet of nauwelijks worden opgepikt in een DNA-profiel of andersom. DNA/RNA co-isolatie gebruiken de onderzoekers om van een spoor zowel te kunnen zeggen wie heeft bijgedragen (DNA) als te achterhalen welk type cellen aanwezig zijn (RNA).

Op dit moment zijn deze twee stappen uitsluitend apart van elkaar uit te voeren en zorgt het doorlopen van de ene stap ervoor dat het onderzoeksmateriaal niet meer geschikt is voor het doorlopen van de andere stap. Om die reden splitsen de onderzoekers het materiaal dat ze in een zaak binnenkrijgen. Daarna besluiten ze welke monsters ze op welke manier onderzoeken. “Dit is een ontzettend lastige keuze waar we veel over sparren. Het zou fantastisch zijn als het ons lukt om deze stappen te combineren en DL mét DNA/RNA co-isolatie uit te voeren. Dan hoeven we niet meer te kiezen én kunnen we de optimale hoeveelheid informatie uit de sporen halen”, licht Maaskant toe.

Kortom, ook de komende jaren blijft het forensisch RNA-onderzoek volop in ontwikkeling om uiteindelijk de nieuwe mogelijkheden toe te kunnen passen in het zaakonderzoek.