20 jaar innovatie op het DNA-lab: meer sporen verwerken in minder tijd

Nieuwsbericht | 22-02-2022 | 11:26

DNA-onderzoek in strafzaken begint altijd met een bruikbaar spoor. Bijvoorbeeld afkomstig van een mes of spijkerbroek. Die bewijsstukken gaan eerst naar het sporenlab van het NFI, waar ze sporen veiligstellen. Vervolgens isoleert het isolatielab het DNA uit die sporen en daar maakt team Analyse het persoonsunieke piekenprofiel van. “Het werk op het lab is revolutionair veranderd de afgelopen twintig jaar”, memoreert Willemstein, zelf bijna twintig jaar werkzaam op het Isolatielab.

2000-2005

Stukje stof met bloed
Het Isolatielab schat zelf nog in hoeveel materiaal nodig is om de isolatie van DNA te kunnen doen, hiervoor waren nog geen standaarden beschikbaar. “We kregen een stukje stof met flink wat bloed erop. Je zag het spoor heel goed zitten. Als het spoor te klein was, bestond de kans dat we er niks mee konden. We waren constant met schaartjes in de weer om de beste sporen veilig te stellen voor de isolatie. We gebruikten één robuuste methode, de zogeheten Chelex methode, om het DNA vrij te maken uit het veiliggestelde spoor. We hoopten daar zoveel mogelijk DNA uit te halen”, aldus Willemstein.
 

Concentratie inschatten
Willemstein legt uit hoe ze in de beginjaren de hoeveelheid DNA uit een spoor bepalen, het zogeheten kwantificeren. “We deden dat door een klein deel van het vrijgekomen DNA te laten binden op een speciaal papiertje. Hierop verschenen dan gekleurde bandjes die op het oog vergeleken konden worden met een bandje van een bepaalde DNA concentratie. We schatten de concentratie DNA dus in op basis van de kleur. Zo bepaalde je wat je vervolgens in de PCR voegt, een methode om het DNA te vermeerderen. Als het toch te veel DNA was, werd het piekenpatroon van het DNA-profiel te hoog en was daarmee nagenoeg onbruikbaar. Had je te weinig DNA, dan had je geen profiel”, legt ze uit. Het is dus zaak om goed te weten hoeveel DNA-materiaal nodig is om snel tot een goed profiel te kunnen komen. 

Het Isolatielab werkt dan aan slechts enkele zaken per week. “Je wist aan welke zaken je werkte”, zegt Willemstein. “Alles gebeurde nog handmatig. We werkten alleen met duidelijke bloedsporen of speekselsporen van kauwgum of sigarettenpeuken. Epitheel, ofwel contactsporen, deden we toen nog helemaal niet. Je moest het spoor kunnen zien.”

2005-2010

De eerste automatiseringen
De zaaksinstroom neemt toe waardoor het Isolatielab het handwerk nauwelijks nog aan kan. Het NFI investeert daarom in de eerste automatiseringen. In 2007 maakt de robuuste Chelex methode plaats voor een nieuwe methode, de ‘Kolom methode’. De nieuwe methode werkt met speciale filters die het aanwezige DNA als het ware vangen. Hierdoor wordt het mogelijk om met veel kleinere sporen te werken en het aanwezige DNA te concentreren. “Je hebt dus veel minder materiaal nodig om toch een bruikbaar resultaat te verkrijgen”, aldus Willemstein.
 

Op het lab werken ze dan aan ongeveer tweehonderd zaken per week. De zaaksinstroom loopt echter steeds meer op. Daarom is het lab ook naar een nieuwe methode overgestapt om te kwantificeren, om de hoeveelheid van het DNA snel en nauwkeurig te meten. In het verleden moesten sommige stappen soms opnieuw. De nieuwe methode levert sneller een beter DNA-profiel op, en dat is winst voor de opsporing.

2007

Wangslijm veroordeelden
Het Isolatielab heeft naast de gewone zaken, de handen vol aan het verwerken van een enorme stroom aan refentiemateriaal. Dit is het wangslijm van verdachten en veroordeelden die volgens een nieuwe wet uit 2005 ‘DNA-onderzoek bij veroordeelden’ verplicht DNA moeten afstaan voor een strafbaar feit waar een voorlopige hechtenis bij hoort. Zoals zware mishandeling of doodslag. Het verwerken van het wangslijm van referenten voor de DNA-databank, dat het Isolatielab er plots bij krijgt, is daarop volledig geautomatiseerd. Waar Willemstein en haar collega’s eerst pipetteerden tot haar armspieren er pijn van deden, nemen machines het nu over. “We konden daardoor met gemak 80.000 referenties per jaar aan. Ineens moeten wij de robots leren kennen en begrijpen en de nulletjes, eentjes, scripts en logfiles interpreteren in plaats van pipeteren.”

Sporen uit strafzaken verwerken de labmedewerkers dan nog wel grotendeels handmatig. Hoewel ze nu ook contactsporen kunnen verwerken, was het werk nog niet echt complex. Een piekenprofiel bevat wel steeds meer informatie. Keken DNA-deskundigen eerst nog naar 16 loci, plaatsen op het DNA, worden dat er langzaam meer. Inmiddels zijn het er 27. Profielen worden zo steeds nauwkeuriger, informatiever en geven een hogere bewijswaarde in een zaak.

2010-2015

Ook gewone zaken geautomatiseerd
In 2013 wordt een begin gemaakt om ook sporen afkomstig uit zaken te automatiseren. De rol van DNA in zaken wordt steeds belangrijker en de vraag naar DNA-onderzoek neemt nog altijd toe. “We werkten non stop als een grote trein met vier man achter elkaar aan zaken. Dat ging echt niet meer”, weet Willemstein nog. De automatisering, die in juli 2014 volledig is geïmplementeerd, zorgt er bovendien voor dat elk spoor ook van begin tot eind van het proces wordt geregistreerd. De track and trace maakt het mogelijk om precies te achterhalen wie op welk moment met welk spoor werkte en waar het te vinden is.

2014

Rampjaar met MH17
Het jaar van de crash met vliegtuig MH17, een inktzwarte bladzijde in de Nederlandse geschiedenis. De ramp betekent een enorme belasting voor het DNA-lab van het NFI. Ondanks hun ervaring met het verwerken van botmateriaal van de vliegtuigramp in Tripoli, is MH17 een ramp van totaal andere orde. “Bij ons kwam al het materiaal binnen, waaronder botdeeltjes van slachtoffers. Het was heftig: we deden tot de ramp met MH17 meestal één botisolatie per week. Een bewerkelijke klus waarbij we het bot eerst tot poeder vermalen en vervolgens het DNA isoleren. Vlak na de ramp verwerkten we 60 tot 80 botten per dag”, vertelt Willemstein.

Op het lab werken de medewerkers zes weken lang zeven dagen per week met acht mensen tegelijk. Alle botisolaties gebeuren dan nog handmatig. De toen net geïmplementeerde robots zetten ze alleen nog in bij het verwantschapsonderzoek. Voor de ingestuurde gebruiksmaterialen om mensen te identificeren, zoals tandenborstels en haarborstels. “Dat hadden we handmatig nooit naast alle botten kunnen doen”, benadrukt Willemstein. De ramp met MH17 heeft ervoor gezorgd dat nu ook de botisolaties volledig zijn geautomatiseerd.” Het is nu mogelijk om veel sneller met veel minder materiaal een profiel maken.

Complexe zaken
Het isolatielab heeft nu een capaciteit van ruim 500-600 sporen per dag. Toch blijft het handwerk altijd bestaan, vooral voor de complexe isolaties. Zoals de differentiële lysis, oftewel de scheiding van mannelijke en vrouwelijke cellen uit een spoor bij zedenzaken. Of RNA-typering, waardoor inzichtelijk wordt wat voor orgaanweefsel er in een spoor zit. Ook de spoedzaken doen ze handmatig. Doordat het bulkwerk steeds meer geautomatiseerd en uitgeleerd kan worden, richten Willemstein en haar team zich op waar zij goed in zijn en meerwaarde hebben: de complexe zaken.

Grootschalig verwantschapsonderzoeken
In de zaak van Marianne Vaatstra wordt voor het eerst een grootschalig verwantschapsonderzoek gedaan (2012). Dat kan het lab alleen uitvoeren door de nodige automatiseringen van de jaren ervoor. Handmatig hadden ze dat niet aangekund. “Hoewel we er klaar voor waren, was het wel meer werk dan we van tevoren dachten”, laat ze weten. “We gebruikten nog de oude wangslijmafnames. In deze afnamesets zaten vier krabbertjes waarmee wangslijmcellen vanuit de wang worden opgenomen. Het veiligstellen van deze krabbertjes is zeer bewerkelijk.” Het lab werkt in batches van 81 samples tegelijkertijd. Het neemt ruim een uur in beslag voordat die krabbertjes in het geautomatiseerde proces zijn verwerkt, in totaal krijgen ze wel zeven batches per dag binnen. “Daar zat de dader tussen. Het was bijzonder om te beseffen dat ik hem misschien wel in mijn handen heb gehad.”

De vier krabbertjes voor DNA-afname, maken na deze zaak plaats voor een veel slimmere methode: kaartjes met een soort lollypop (sponsje). Die plaats je kort onder de onder tong en druk je vervolgens op het kaartje. Het kaartje verkleurt nadat het DNA er direct op terechtkomt. Door het uitnemen van een kleine ‘punch’ kan direct een PCR worden ingezet, waardoor het gehele isolatieproces wordt overgeslagen. Een techniek die veel tijd en werk bespaart.

2018

Zaak Nicky Verstappen
De nieuwe afnameset maakt het mogelijk om alle wangslijmafnames van het grootschalig verwantschapsonderzoek in de zaak Nicky Verstappen te verwerken. In totaal stonden 21000 mannen wangslijm af, niet te vergelijken met de zaak Vaatstra. “We hadden deze zaak niet kunnen doen als we die omslag niet hadden gemaakt. Bij Vaatstra ging dat nog, in deze zaak niet. We zouden daar anders 1,5 jaar mee bezig zijn geweest, nu hadden we alle samples er in een paar weken doorheen.”

2022

Door steeds tijdig te innoveren en investeren en slim in te spelen op de actualiteit, kan het DNA-lab nu in principe alles aan. Van een grote ramp, tot een grote instroom van zaken en grootschalige verwantschapsonderzoeken in cold cases. “Het lab is klaar. We richten ons in de toekomst op nog meer snelheid, hogere volumes en het automatiseren van bepaalde complexe handmatige methodes. Hoe ver we ook zijn, we zijn nooit klaar.”