Tekst Meike Willebrands

Het bepalen van de oog- en haarkleur van een onbekende dader of een onbekende dode, zijn of haar biogeografische herkomst herleiden of het opsporen van verschillen in het DNA van eeneiige tweelingen. Het is een greep uit de forensische mogelijkheden die de techniek Massively Parallel Sequencing (MPS) biedt voor forensisch DNA-onderzoek. Het NFI past MPS nu toe voor diepgaander, gedetailleerder en daarmee meer onderscheidend DNA-onderzoek. Dit is van grote waarde voor zowel de opsporing als de bewijsvoering in strafzaken.

Arnoud Kal
Titia Sijen

MPS is een techniek die is ontwikkeld voor de analyse van het hele DNA genoom en kent vooral veel toepassingen in de medische wereld. Het NFI volgt de techniek al enkele jaren met interesse en zet het nu steeds vaker in bij forensisch zaakonderzoek. DNA-deskundige Arnoud Kal legt uit de hoe de techniek werkt. “Met MPS kijken we op een dieper niveau naar het DNA dat afkomstig is van sporen die zijn achtergelaten na een misdrijf. Normaal gesproken kijken we naar hoe groot een DNA-fragment is, dus de lengte van het DNA. Die lengte varieert tussen personen en is daarom onderscheidend. Dit doen we voor 23 plaatsen, zogeheten markers, op het DNA. Bij MPS kijken we ook naar de details: de lettervolgorde van het stukje DNA. Want elk stuk DNA heeft naast een bepaalde lengte ook een bepaalde volgorde van letters G, A, T en C. Zo kunnen fragmenten met dezelfde lengte toch onderling in opbouw verschillen. Door op dit detailniveau naar DNA te kijken, vergroot je het onderscheidend vermogen van de DNA-profielen.”

Als in een strafzaak al een verdachte in beeld is, maar de bewijskracht van een DNA-match is aan de lage kant omdat het DNA is afgebroken of vermengd, is het met MPS ook mogelijk om een gedetailleerdere analyse te maken en daardoor een hogere bewijskracht te berekenen.

Tijd om te oogsten

Het NFI heeft jaren geleden al de mogelijkheid van MPS voor strafzaken ingezien, vertelt Titia Sijen, hoofd R&D bij het NFI. “In 2015 hebben we twee MPS-specialisten geworven en in december 2014 hebben we het eerste apparaat aangeschaft, in oktober 2020 een tweede. We gaan de techniek voor steeds meer toepassingen gebruiken. Het is nu tijd om te oogsten.”

Als je de volledige DNA-lettercode van mensen dubbelzijdig zou uitprinten, heb je 4 a 5 pallets papier nodig, illustreert DNA-deskundige Kal. “Van die enorme hoeveelheid data gebruiken wij in ons onderzoek als het ware maar één velletje papier.” Hij legt uit dat de MPS-techniek in staat is om een heel pak of een heel pallet papier snel te analyseren.

De techniek bestaat uit drie cruciale stappen. De kracht van MPS is dat veel (“massively”) DNA-moleculen tegelijk (“parallel”) gelezen (“sequencing”) kunnen worden. Dit vraagt een eerste voorbereidende stap waarbij alle moleculen van hetzelfde monster zijn voorzien van dezelfde unieke barcode. Daarna is het mogelijk om meerdere monsters tegelijk aan te bieden voor de tweede stap in het proces. Dit is een heel gevoelige detectietechniek om de letters waar we naar willen kijken te detecteren. Als laatste maakt MPS gebruik van bio-informatica. “Een cruciaal onderdeel van het proces”, stelt Kal. “Het structureert en analyseert namelijk alle gegevens die het detectieapparaat in stap twee levert. Dus alle zogenaamde velletjes papier van die pallets weer op de juiste volgorde leggen. Bij zoveel data, zal de mens een enkel verschil in de lettercode niet zomaar vinden. Daar is een computer voor nodig.”

DNA-onderzoek

Waardevol voor zaakonderzoek

De MPS-techniek kan zo antwoord geven op verschillende, complexe forensische vragen. Persoonlijke kenmerken zoals oog- en haarkleur en biogeografische herkomst kan het NFI nu ook al bepalen. “Maar in de zomer van 2021 gaan we dat onderzoek ook met de MPS-techniek doen. We gaan de komende jaren meer uiterlijke kenmerken kunnen analyseren: denk aan sproeten, vroegtijdige kaalheid bij mannen of haarstructuur. Dan moet je naar veel meer markers kijken en zit je dus echt in de kracht van MPS”, legt Titia Sijen uit.  

De biogeografische herkomst van personen kan het NFI ook al bepalen met behulp van de klassieke methodes, maar deskundigen voorspellen nu nog op continentniveau: Afrika, Azië, Zuid-Amerika, Europa. “Maar als je met meer detail wil gaan voorspellen, heb je veel meer markers nodig en komt MPS weer om de hoek kijken”, aldus Sijen. Voordeel van MPS is dat je naar nog veel meer plaatsen op het DNA tegelijkertijd kunt kijken, zo meer informatie verzamelt en een nog nauwkeurigere voorspelling kunt doen. We richten ons daarbij vooral op het gebied rond de Middellandse Zee. “De huidige markers kunnen wel Eurazië duiden, maar maken moeizaam onderscheid tussen de diverse populaties in Noord-Afrika, Oost-Europa en het Midden-Oosten. Daar werken we nu aan in samenwerking met Europese partners in het VISAGE consortium”, vertelt Sijen.

Simpeler en meer zaken

MPS geeft ook een impuls aan het mitochondriaal DNA-onderzoek, dat is DNA dat van moeder op kind wordt doorgegeven. Mitochondriaal DNA is onderscheidend voor families en niet voor individuen. “We gebruiken dit onderzoek ook voor biogeografische herkomstbepaling. Juist omdat je dit DNA van je moeder, oma, etc. krijgt, zegt het iets over waar je van origine vandaan komt”, zegt Kal. Mitochondriaal DNA-onderzoek wordt ook veel toegepast bij sterk afgebroken DNA, zoals bij haren zonder haarwortel en oude botten. “Dat konden we al met een bewerkelijke techniek doen, maar met MPS is dat een stuk eenvoudiger geworden. MPS helpt ons om meer in zaken te kunnen doen. Met de oude techniek waren vijf haren veel werk om te onderzoeken. Nu zijn vijftig haren geen probleem.”

Blond haar, blauwe ogen

Is de politie op zoek naar een persoon met blond haar en blauwe ogen, of donker haar en donkere ogen? Het is allemaal te bepalen met behulp van MPS. “We konden dit ook al met andere technieken, maar het voordeel van MPS is dat je de biogeografische herkomst de uiterlijke kenmerken en het onderzoek naar de standaard markers in één analyse kunt doen. Je hoeft niet langer meerdere onderzoeken uit te voeren en bespaart kostbaar sporenmateriaal. We hebben nu veel meer informatie ter beschikking dankzij slechts één MPS-analyse”, aldus Kal.

Het NFI heeft inmiddels in een pilot van twintig strafzaken met de MPS-techniek de oog- en haarkleur en geografische herkomst van onbekende daders en ongeïdentificeerde personen onderzocht. Kal illustreert de waarde van de techniek aan de hand van een geanonimiseerde cold case. “Een tragische zaak met een slachtoffer dat was overmeesterd op weg naar huis. De vrouw werd verkracht en vermoord. In deze zaak hadden we een bruikbaar spermaspoor, maar dat leidde niet tot een match in de DNA-databank.” Door de MPS-techniek toe te passen, komt Kal erachter dat de dader blond haar en blauwe ogen heeft. “De politie heeft lange tijd op basis van tactische informatie onder andere in een specifieke niet-Westerse gemeenschap gezocht. Door de MPS-techniek is het vermoeden versterkt dat de dader een man is met Europese roots en kan het opsporingsonderzoek zich daarop focussen.”

“MPS maakt het mogelijk om de DNA-code van tweelingen zeer gedetailleerd te lezen en op zoek te gaan naar die paar kleine verschillen die tweelingen soms hebben"

Eeneiige tweelingen en onbekende doden

Een ander recent voorbeeld is een strafzaak met een eeneiige tweeling met identiek DNA, die om die reden lastig te onderscheiden zijn op basis van hun DNA. “MPS maakt het mogelijk om de DNA-code van tweelingen zeer gedetailleerd te lezen en op zoek te gaan naar die paar kleine verschillen die tweelingen soms hebben.” MPS kan ook belangrijke informatie geven bij de identificatie van onbekende doden. “Onlangs dacht ik bij de identificatie van een onbekende vrouw meteen aan MPS. Ik belde de politie of ze baat zouden hebben bij het bepalen van de oogkleur en haarkleur voor identificatie. Daar hadden ze veel aan. Deze kenmerken waren namelijk niet meer te zien, omdat van deze vrouw alleen nog maar botten over waren.”

Verdiepende vragen

Zo is MPS een waardevolle nieuwe techniek in veel zaken. De techniek is bedoeld om antwoord te geven op verdiepende vragen van de politie. Dit voor zowel de opsporing als de bewijsvoering. “We werken momenteel aan de validatie van een nieuwe toepassing: leeftijd van een onbekende dader. Dit kan de politie helpen in hun opsporingsonderzoek. Later kunnen we daar hopelijk ook nog lifestyle kenmerken aan toevoegen, daar wordt door collega-onderzoekers aan gewerkt. We zouden dan kunnen afleiden of die persoon bijvoorbeeld rookt. Dit alles is belangrijke daderinformatie voor de politie”, stelt Sijen.

MPS neemt meer tijd in beslag dan het reguliere DNA-onderzoek omdat het met enorme hoeveelheden data werkt. Een run duurt tot zestig uur, MPS is daarom niet geschikt voor spoedzaken. De kosten zijn hoger dan het reguliere DNA-onderzoek, maar verschillen per toepassing. “Er kan veel, maar het kan niet allemaal tegelijk”, waarschuwt Kal. “Dit zijn trajecten die veel tijd kosten om te implementeren. MPS is nog altijd in ontwikkeling, maar heeft de forensische wereld nu al veel te bieden.”

Wat is er nu al mogelijk met MPS en wat verwachten we in de toekomst te kunnen.