Meulenbroek weet nog precies waar hij was toen hij hoorde dat de beruchte Amerikaanse seriemoordenaar ‘The Golden State Killer’ was opgepakt. De doorbraak in deze zaak in 2018 was het gevolg van stamboomonderzoek na een DNA-vergelijking in een genealogische DNA-databank. Dit soort private DNA-databanken bevatten DNA-profielen die burgers vrijwillig hierin hebben laten opnemen, omdat ze meer willen weten over hun herkomst of voor het doen van stamboom- en familieonderzoek. “Ik was op vakantie op Mallorca toen een collega me dit nieuws appte. Het was echt baanbrekend. En ik weet nog dat ik dacht: hoe hebben ze dat gedaan? Meteen daarna dacht ik: wij moeten hier iets mee als NFI. Eenmaal weer aan het werk liet het me niet los, en mijn collega’s ook niet. Want we wisten meteen: hier zit toekomst in.”

De Golden State Killer was een zeer gewelddadige seriemoordenaar en -verkrachter die vooral in de jaren zeventig en tachtig van de vorige eeuw actief was in Californië. Decennialang bleef zijn identiteit onbekend. Door een vergelijking van zijn DNA-profiel in een genealogische DNA-databank kon de politie hem – na matches met (verre) verwanten en aanvullend stamboomonderzoek – in 2018 na al die jaren eindelijk inrekenen. De inmiddels bejaarde Joseph James DeAngelo bekende 13 moorden en tientallen verkrachtingen en zit nu een levenslange straf uit in de Verenigde Staten. Zijn aanhouding markeert het startpunt van het nadenken over een Nederlandse pilot voor forensisch DNA-onderzoek met gebruik van genealogische DNA-databanken. Ook voor cold cases in Nederland biedt deze methode nieuwe mogelijkheden voor zeer ernstige onopgeloste zaken.

Meulenbroek: “In februari 2019 nodigden we op het NFI een aantal rechercheurs van coldcaseteams, officieren van justitie en andere geïnteresseerden uit om te brainstormen over wat er mogelijk zou zijn. Iedereen was enthousiast.” Dit type forensisch DNA-onderzoek waarbij je gebruikmaakt van genealogische DNA-databanken heet Forensic Investigative Genetic Genealogy (FIGG), ofwel forensische opsporingsgerichte genetische genealogie. Hoewel alle partijen kansen zien, krijgt het idee om er hier in Nederland iets mee te doen pas echt handen en voeten als toenmalig minister van Justitie & Veiligheid Ferdinand Grapperhaus geïnteresseerd raakt en zijn ambtenaren de opdracht geeft om uit te zoeken of dit middel ook in Nederland kan worden ingezet. In eerste instantie richtte de verkenning zich op het identificeren van onbekende doden, waarbij met voldoende zekerheid vaststaat dat zij geen slachtoffer zijn van een misdrijf. Toen bleek dat deze verkenning onvoldoende relevante informatie zou gaan opleveren voor de inzet in strafzaken, hebben het Openbaar Ministerie (OM) en het NFI op een gegeven moment besloten zelf verder te gaan en zich te richten op strafzaken. Tegelijkertijd start het nadenken over de technische kant van dit DNA-onderzoek binnen het NFI: hoe gaan we dit doen?

Kris van der Gaag is wetenschappelijk onderzoeker bij de afdeling Biologische Sporen (BiS) van het NFI. Het NFI haalt hem in 2015 binnen vanwege zijn innovatieve promotieonderzoek naar een nieuwe techniek voor DNA-analyse: Massively Parallel Sequencing (MPS). Deze techniek maakt het mogelijk om op een dieper en meer gedetailleerd niveau naar DNA te kijken. “Ik hoorde het nieuws over FIGG-onderzoek niet zozeer uit de media, maar op een internationaal DNA-congres. Daar stond de vernieuwende technologie achter FIGG in de schijnwerpers. Lex en ik hadden het er daarna weleens over: wat zijn de wetenschappelijke en technologische uitdagingen? Zouden we dit zelf ook kunnen? Ik was al met die nieuwe technieken zoals MPS bezig, en dat zou goed toepasbaar zijn voor FIGG-onderzoek. Al wist ik ook dat het nodige geregeld zou moeten worden om dit te mogen doen in Nederland, en terecht. Hier gelden andere regels dan in Amerika.”

Het reguliere forensische DNA-onderzoek richt zich op specifieke plaatsen op het autosomale DNA (het niet-geslachtsgebonden DNA). Die plaatsen staan bekend als Short Tandem Repeats (STR’s) en bestaan uit korte, zich herhalende stukjes DNA (van een aantal bouwstenen). Ze worden ‘hypervariabele gebieden’ genoemd, omdat het aantal herhalingen en daardoor de lengte sterk verschilt van persoon tot persoon. Meulenbroek: “Bij het NFI onderzoeken we 23 van deze hypervariabele gebieden en drukken we die lengtes vervolgens uit in getallen die vergeleken kunnen worden. Omdat de helft van je autosomale DNA bestaat uit de bouwstenen van je vader en de andere helft uit de bouwstenen van je moeder, gaat het samen om 46 getallen die de DNA-lengtes weergeven. Deze getallenreeks is voor iedereen anders, eeneiige meerlingen uitgezonderd. De hypervariabele gebieden bevatten geen informatie over erfelijke eigenschappen, en zeggen niets over iemands kans op ziekten of erfelijke aandoeningen, of over gedragskenmerken.” 

De lengtes van de hypervariabele gebieden in het STR-DNA-profiel geven niet genoeg informatie om verre verwantschap aan te tonen. Vandaar dat voor genealogisch onderzoek een ander profiel wordt gebruikt: het Single Nucleotide Polymorphism (SNP)-DNA-profiel. Genetisch-genealogisch onderzoek, waar FIGG gebruik van maakt, richt zich op specifieke posities op het DNA waar erfelijke variaties in een enkele DNA-bouwsteen (single nucleotide) voorkomen. Die variaties (polymorphisms) liggen verspreid over het gehele DNA en heten Single Nucleotide Polymorphisms, oftewel SNP’s (uitgesproken als ‘snips’). Lex Meulenbroek: “Door heel veel van deze SNP’s te bepalen, wordt een SNP-DNA-profiel verkregen. Bij genetisch-genealogisch onderzoek kunnen alle SNP’s samen verwantschappen tot wel de tiende genetische graad aantonen.”

Een SNP-DNA-profiel bestaat doorgaans uit ruim een miljoen SNP’s, weergegeven in de vier lettercodes van de bouwstenen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). 
SNP-DNA-profielen (uitgedrukt in letters) kunnen daardoor ook niet worden vergeleken met de STR-DNA-profielen (uitgedrukt in getallen): het is een totaal ander soort profiel.

Van der Gaag en zijn collega’s van Research en Development van de DNA-afdeling doen door een bijzondere zedenzaak vanaf 2020 veel kennis op over grootschalig sequencen, het uitlezen van de grote aantallen DNA-bouwstenen zoals ook voor FIGG nodig is. Een eeneiige tweeling uit Drenthe wordt in die tijd via een DNA-spoor gelinkt aan een verkrachting van een 76-jarige vrouw. Het is alleen niet duidelijk om wie van de twee broers het gaat: wiens DNA-spoor is veiliggesteld? De 46 lengtes van een STR-DNA-profiel zijn identiek bij een eeneiige tweeling, dus daarmee is het niet mogelijk om de broers te onderscheiden. De enige kans op het vinden van een verschil op DNA-niveau is het vinden van een verandering van een of enkele bouwstenen, opgetreden tijdens een van de (vroege) celdelingen van de embryonale ontwikkeling van de tweeling. Bij zo’n mutatie verandert precies één van de drie miljard letters in de DNA-code.

Voor het tweelingonderzoek, een samenwerking tussen het NFI, het Leids Universitair Medisch Centrum, het Erasmus Medisch Centrum en GenomeScan, is het nodig de bouwsteenvolgorde van het hele DNA van beide broers te sequencen, dus van alle 3 miljard bouwstenen de volgorde te bepalen. Dit heet Whole Genome Sequencing (WGS). Vervolgens kunnen de DNA-onderzoekers in een volgende stap het volledig uitgelezen DNA van beide broers met elkaar vergelijken. Het NFI besteedt de WGS bij het tweelingonderzoek uit aan een hierin gespecialiseerd laboratorium. Van der Gaag: “In ons tweelingonderzoek konden we uiteindelijk vijf verschillen vinden tussen de broers, vijf mutaties op de drie miljard bouwstenen: dat was echt heel bijzonder. En het volstond voor de rechter om – na forensische statistische berekeningen aan de data en in combinatie met aanvullend bewijs – de juiste broer ter veroordelen. Dit onderzoek zorgde voor een enorme toename van onze kennis en expertise wat betreft het sequencen van DNA. En dat kwam geweldig goed van pas bij de FIGG-pilot.”

In hetzelfde jaar waarin het NFI het DNA-onderzoek van de tweelingbroers opstart, wordt voor het eerst een cold case in Europa opgelost door een DNA-vergelijking in een genealogische DNA-databank. Ook hier gaat het om een zeer ernstige zaak. In de stad Linköping in Zweden vindt in 2004 op klaarlichte dag een gruwelijke dubbele moord plaats, waarbij een 8-jarig kind en een 56-jarige vrouw willekeurig worden doodgestoken. Ondanks grote inspanningen van politie en bruikbare DNA-sporen op het aangetroffen mes en een bivakmuts, blijft de zaak onopgelost. Tot het politieteam, het OM, een rechter-commissaris, verschillende forensisch onderzoekers en een vermaarde stamboomonderzoeker de handen ineenslaan, op ideeën gebracht door de opsporing van de ‘Golden State killer’. Na het uploaden van het SNP-DNA-profiel in de genealogische DNA-databanken van GEDmatch en FamilyTreeDNA volgt het goede nieuws: er zijn genoeg aanknopingspunten voor stamboomonderzoek. Na al die jaren komt een dader in beeld. De man wordt opgepakt en veroordeeld. 

Het Zweedse parlement heeft inmiddels met een ruime meerderheid ingestemd voor wetgeving die de toepassing van FIGG in het onderzoek naar ernstige, onopgeloste misdrijven reguleert. Deze wetgeving trad met ingang van 1 juli 2025 in werking.

Na zorgvuldige juridische verkenningen krijgen OM en NFI in 2023 toestemming van de rechter-commissaris om te starten met de FIGG-pilot in Nederland. Bij de start gaat het om twee zeer ernstige Limburgse strafzaken: een onbekende dode die door een geweldsmisdrijf om het leven is gekomen en een gewelddadige woningoverval met dodelijke afloop. Later komen daar nog vier zaken bij. Bij de selectie van zaken kijkt het OM naar de ernst van de cold case en de bestaande aanknopingspunten. DNA-onderzoekers van het NFI kijken naar de kwaliteit en de hoeveelheid van het DNA van de onbekende dode en het spoor: volstaan die om er een SNP-DNA-profiel van te verkrijgen dat goed genoeg is voor vergelijkend onderzoek? Ook mag het niet gaan om een spoor waarin het DNA van meerdere personen aanwezig is. Er wordt in de FIGG-pilot vergeleken in twee private genealogische DNA-databanken: GEDmatch en FamilyTreeDNA. Bij die DNA-databanken moeten deelnemers expliciet toestemming geven dat hun SNP-DNA-profiel mag worden vergeleken met een SNP-DNA-profiel dat door een opsporingsinstantie is geüpload. Toestemming wordt gegeven door een opt-in: deelnemers moeten actief een vinkje zetten bij de optie dat hun SNP-DNA-profiel mag worden vergeleken met een door een opsporingsinstantie geüpload SNP-DNA-profiel.

Het DNA-team dat betrokken is bij de FIGG-pilot heeft de wens om uiteindelijk alles zelf te kunnen doen: van het uitlezen van het DNA tot en met het opmaken van een SNP-DNA-profiel dat voldoet aan de hoogste eisen. Het NFI zet daarmee in op de nieuwste state-of-the-art DNA-technieken. Van der Gaag en Felix Bittner, zijn collega-onderzoeker in de FIGG-pilot, krijgen hiervoor ontwikkelingsgeld vanuit de Keten Innovatie Call (KIC). Van der Gaag: “Ons eerste doel was om de hoeveelheid benodigd DNA terug te brengen naar slechts één nanogram, zodat je ook zaken kunt doen waarbij er maar weinig en/of deels afgebroken DNA voorhanden is. Dat is ons gelukt, met name door het verbeteren van de voorbereidingsstappen van het proces van sequencen. Daar viel nog veel winst te behalen. In ons onderzoek hebben we naast de tweelingzaak ook veel geleerd van DNA-technieken uit de archeologie, waar vaak alleen oud en beschadigd DNA voorhanden is.” Meulenbroek vult aan: “En van onze internationale DNA-collega’s, zoals die van het Zweedse FIGG-expertteam”. Zij deelden hun opgedane kennis en expertise met ons en hadden een grote rol bij de toetsing en validatie van onze methoden voor data-analyse. Dat is van grote wetenschappelijke waarde geweest.”

In het begin van de pilot heeft het NFI vooral het voorbereidende proces gedaan op de WGS, maar uiteindelijk beschikten van der Gaag en zijn collega’s over de kostbare apparatuur en de wetenschappelijk getoetste methode en deden ze alle stappen zelf. Van der Gaag: “Om het gehele DNA te sequencen, moet het eerst “opgeknipt” worden in behapbare pakketjes, DNA-fragmenten van circa 300 DNA-bouwstenen lang. Wij doen dat met geluidsgolven. Vervolgens plakken we aan die DNA-fragmenten een stukje kunstmatig DNA. Dat zorgt ervoor dat de DNA-fragmenten kunnen worden uitgelezen. Meulenbroek: “Het hele proces van sequencen gebeurt op een flowcel in een hightech apparaat: de sequencer. Een flowcel is een chip met een raster van microscopisch kleine kanaaltjes waarop DNA-fragmenten worden vastgezet en de bouwsteenvolgorden wordt uitgelezen. Vervolgens moeten al die uitgelezen stukjes DNA, de reads, terug in de oorspronkelijke volgorde worden geplaatst. Dat doen we met bioinformatica-algoritmen: complexe rekenmodellen en methoden waarmee je die biologische data kunt analyseren. Het is een ongelofelijk geavanceerd proces.”

Het NFI kan nu zelf het hele DNA uitlezen en verwerken tot een SNP-DNA-profiel van meer dan een miljoen SNP’s. Dat is goed nieuws voor de toekomst, mocht de FIGG-pilot een vervolg krijgen of tot de reguliere onderzoekmethoden gaan behoren in Nederland. Van der Gaag: “Maar deze opgedane kennis en ervaring is voor veel meer bruikbaar dan alleen forensisch DNA-onderzoek met genealogische DNA-databanken. Ook ons onderzoek naar bepaling van uiterlijk waarneembare persoonskenmerken van een persoon heeft daar profijt van. Dat soort onderzoek kan van belang zijn wanneer je bijvoorbeeld wil inschatten hoe de onbekende dader van een ernstig delict eruit zou kunnen zien. Nu kijken we hiervoor slechts naar tientallen SNP’s. Als je daar een meer gedetailleerde analyse van wil maken, dan komt deze methode goed van pas.” Op dit moment is het wettelijk toegestaan onderzoek te doen naar biogeografische herkomst, oogkleur, haarkleur en huidskleur. In de toekomst wordt het misschien mogelijk om ook andere uiterlijk waarneembare persoonskenmerken uit bepaalde SNP’s te halen, zoals lengte of lichaamsbouw.

Het DNA-onderzoek binnen de pilot is afgerond. In de toekomst zal duidelijk worden of er een vervolg komt, en zo ja, in welke vorm. Meulenbroek: “Dit project was een lange weg: met soms complexe juridische, organisatorische, technische en privacyaspecten. Maar ik ben heel blij met wat we hier in huis hebben bereikt en ik hoop dat we in de toekomst met deze technologie cold cases en andere ernstige strafzaken kunnen helpen oplossen. Want daar gaat het uiteindelijk om: slachtoffers, nabestaanden en achterblijvers antwoorden geven op hun vragen en duidelijkheid verschaffen over wat er is gebeurd.” Van der Gaag blijft zoeken naar nieuwe mogelijkheden voor innovatie. Die fascinatie blijft. “Ik zou de methode nog graag goedkoper zien, en geschikt voor sporen waarin ook nog wat DNA van een andere persoon aanwezig is, of waarin veel niet-menselijk DNA aanwezig is. Nu kost het totale proces voor het maken van een SNP-DNA-profiel en het zoeken in de databanken al snel duizenden euro’s. En misschien zijn er nog wel veel meer toepassingen te bedenken. Maar ik ben trots op wat we met deze pilot voor elkaar gekregen hebben. We doen nu alles zelf en zijn niet meer afhankelijk van externe laboratoria en hun eisen. We kunnen SNP-DNA-profielen maken met hoeveelheden van slechts een nanogram en zelfs nog minder. Ook deels afgebroken DNA maakt nu een kans. Juist voor die hele oude, maar nog onopgeloste zaken kan dit écht het verschil maken.”