De isolatie en opslag van DNA zijn essentiële onderdelen van moderne forensische analyse. Gedurende de afgelopen twintig jaar is er op dit gebied veel innovatie gebeurd, die het mogelijk maakt om DNA te isoleren uit steeds kleinere sporen en die het opslagproces te verbeteren en te automatiseren. Deze ontwikkelingen zijn niet alleen relevant voor het forensisch laboratorium, maar ook voor toepassingen op het gebied van biobanken, medische onderzoeken en andere sectoren. Dit artikel biedt een overzicht van de belangrijkste innovaties op het gebied van DNA-isolatie en -opslag, met aandacht voor technologische vooruitgang, het verwerken van complexe zaken en de rol van ultra-low-temperature (ULT)-vriezers.
De evolutie van DNA-isolatie: Van handwerk naar automatisering
In de vroege jaren 2000 was het DNA-isolatielab van het Nederlands Forensisch Instituut (NFI) nog volledig handmatig. Medewerkers hadden met schaar en pincet te maken, terwijl ze kleine sporen veiligstelden en via de zogenaamde Chelex-methode het DNA vrijmaakten. Deze methode vereiste relatief veel sporenmateriaal, zoals een bloedspetter van de grootte van een dubbeltje. De hoeveelheid DNA in een spoor moest op een vrij grove manier worden geschat, bijvoorbeeld via gekleurde bandjes op een speciaal papiertje. Dit proces was tijdrovend en niet altijd betrouwbaar, vooral als de hoeveelheid DNA te laag was of de sporen te verontreinigd.
Naarmate de technologie zich ontwikkelde, werden de methoden voor DNA-isolatie steeds gevoeliger en efficiënter. In tegenwoordigheid kan het NFI met veel minder materiaal werken. Zo is een speldenknop bloed al voldoende om een DNA-profiel te genereren. Deze verbetering is mogelijk gemaakt door geautomatiseerde systemen die de meeste stappen in het proces kunnen uitvoeren. Rond 2005 begon het proces van automatisering, waarbij inmiddels 95% van het werk geautomatiseerd is. Dit heeft geleid tot een toename van de productiecapaciteit en betere resultaten, ook bij complexe zaken.
Moeilijke gevallen: Botisolatie en rampen
Een belangrijk voorbeeld van de toepassing van geavanceerde DNA-isolatiemethoden is het verwerken van botmateriaal. Dit is bijvoorbeeld nodig bij identificatieprocedures na rampen zoals de tragedie van vliegtuig MH17. Voor deze zaken is het vereist om DNA te isoleren uit botweefsel, wat een uitdagend proces is. In de beginjaren was dit een handmatige klus, waarbij botmateriaal moest worden gemalen en geïsoleerd. Na de MH17-ramp was het noodzakelijk om dit proces te versnellen. Het NFI verwerkte toen 60 tot 80 botten per dag, een aanzienlijke toename ten opzichte van één botisolatie per week in vroeger jaren.
Hoewel het geautomatiseerde proces inmiddels ook deze botisolaties ondersteunt, is er nog steeds ruimte voor handwerk, met name bij complexe casussen zoals differentiële lysis, waarbij mannelijke en vrouwelijke cellen uit een spoor worden gescheiden. Ook RNA-typering, die inzicht geeft in het type orgaanweefsel in een spoor, vereist handmatige interventie. Deze zaken worden meestal in spoed uitgevoerd, aangezien de resultaten sneller nodig zijn.
Grote schaal: Grootaantallen en verwantschapsonderzoek
De mogelijkheid om grote aantallen DNA-monsters tegelijk te verwerken is een belangrijke prestatie die het NFI heeft behaald. Inmiddels kan het isolatielab tot wel 600 sporen per dag verwerken. Een duidelijk voorbeeld van de toepassing van deze capaciteit is de zaak Nicky Verstappen, waarbij 21.000 wangslijmafnames werden verwerkt. Dit zou zonder de geautomatiseerde technologie en de nieuwe afnamesets niet mogelijk zijn geweest. In vroegere jaren, zoals bij de zaak Vaatstra, was dit aantal nog haalbaar, maar met de groei van het aantal zaken was handmatig verwerken niet langer efficiënt genoeg.
De technologie heeft hier ook een essentiële rol gespeeld. De omschakeling naar kaartjes met een soort lollypop-sponsjes, waarbij direct DNA kan worden geïsoleerd, heeft het proces sterk versneld. In tegenstelling tot de oude methode met vier krabbertjes is dit een veel efficiëntere oplossing, die ook tijd bespaart en het risico op verontreiniging vermindert.
Ultra-low-temperature vriezers: Essentieel voor de opslag van DNA
Nadat het DNA is geïsoleerd en verwerkt, is het van cruciaal belang dat het op de juiste manier wordt opgeslagen. Voor gevoelige monsters zoals DNA, RNA, plasma of vaccins zijn ultra-low-temperature (ULT)-vriezers nodig. Deze vriezers bereiken temperaturen van -80 °C of lager en zijn ontworpen voor de langdurige opslag van biologische materialen. In tegenstelling tot conventionele vriezers zijn ULT-vriezers niet bedoeld voor huishoudelijke toepassingen, maar voor het gebruik in laboratoria.
Een van de toonaangevende merken op dit gebied is NuAire, dat wereldwijd bekend staat om de kwaliteit en betrouwbaarheid van hun producten. LabBio, een leverancier van ULT-vriezers, biedt modellen van dit merk aan in verschillende capaciteiten, variërend van 100 tot 828 liter. Deze vriezers zijn uitgerust met digitale temperatuurregeling en geavanceerde alarmeringssystemen, waardoor de temperatuur constant en nauwkeurig wordt gecontroleerd. Daarnaast zijn de modellen ontworpen met efficiëntere compressoren en verbeterde isolatie, wat het energieverbruik vermindert en het milieuaspect positief beïnvloedt.
Een belangrijk voordeel van ULT-vriezers is de mogelijkheid om ze te koppelen aan monitoring-systemen zoals Seemoto. Dit biedt aanvullende controle over de opslagomstandigheden en zorgt voor een extra laag van beveiliging. Tijdens stroomuitval of andere technische problemen zijn de monsters veiliger opgeslagen, dankzij de meerdere lagen beveiliging die de vriezers bieden.
Toepassing in het NFI en andere laboratoria
Het NFI gebruikt ULT-vriezers om de DNA-profielen en andere monsters veilig op te slaan. Deze opslag is van essentieel belang, aangezien DNA-profielen voor lange tijd bewaard moeten worden voor toekomstige onderzoeken of wederoplevering. De gebruikte vriezers zijn ontworpen om temperatuurvariaties te minimaliseren, wat voor een hogere kwaliteit van de bewaarde monsters zorgt. Door deze investeringen in technologie en infrastructuur is het NFI in staat om met grote schaalproblemen te doen, zoals grootschalige verwantschapsonderzoeken in oude zaken of bij grootschalige rampen.
Toekomstperspectieven
De toekomst van DNA-isolatie en -opslag ligt in de verdere automatisering en de toepassing van snellere methoden. De technologie is nu zo verontwikkel, dat het lab in principe alles kan aan. Toch blijft er nog ruimte voor vooruitgang, met name in het automatiseren van complexe handmatige methodes. Ook de capaciteit om meer sporen per dag te verwerken, is een doel dat actief wordt bevoerd. Dit is essentieel om op de groeiende vraag uit forensisch onderzoek en andere sectoren in te kunnen spelen.
Conclusie
De evolutie van DNA-isolatie en -opslag is aanzienlijk geweest in de afgelopen twintig jaar. Van handmatig verwerken van grote sporen tot geautomatiseerde systemen die in staat zijn om kleine sporen efficiënt te verwerken, is er veel innovatie gebeurd. Deze ontwikkelingen zijn niet alleen belangrijk voor het forensisch onderzoek, maar ook voor medische en biologische toepassingen. De opslag van DNA in ULT-vriezers speelt een centrale rol in deze processen en zorgt ervoor dat monsters op de juiste manier worden bewaard. De toekomst van dit veld ligt in het verdere optimaliseren van de technologie en het automatiseren van processen, zodat het mogelijk is om complexe casussen sneller en betrouwbaarder af te handelen.