Retsmedicinsk proteomik, et nyt værktøj til kriminalaboratorier og antropologi

DNA-beviser har revolutioneret retsvidenskaben i de sidste par år, åbne kolde sager og bringe både domme og frifindelser. De samme teknikker hjælper arkæologer og antropologer med at studere rester fra gamle folk eller menneskelige forfædre.

Men DNA er et relativt skrøbeligt molekyle, der let nedbrydes. Det er der, proteomik, den nye videnskab om at analysere proteiner, kommer ind. Ved at aflæse sekvensen af ​​aminosyrer fra fragmenter af protein, videnskabsmænd kan arbejde baglæns for at udlede sekvensen af ​​DNA, der producerede proteinet.

"Det er at læse DNA, når du ikke har noget DNA at læse, " sagde Glendon Parker, adjungeret lektor i Department of Environmental Toxicology og kandidatgruppe i retsmedicin ved University of California, Davis. "Protein er meget mere stabilt end DNA, og proteindetektionsteknologi er meget bedre nu."

Parkers laboratorium ved UC Davis, med kolleger, herunder Jelmer Eerkens, professor i antropologi, Robert Rice, professor i miljøtoksikologi og Brett Phinney, leder af Proteomics Core Facility ved UC Davis Genome Center, arbejder på at etablere proteomics som et nyt værktøj inden for retsmedicin og antropologi.

Proteomics-teknologi kan bruges, hvor prøver er gamle eller nedbrudte, og for at sikkerhedskopiere resultater fra DNA-analyse, sagde Parker. Ligesom genomik - studiet af hele genomer og store mængder DNA - er det et nyt felt, der er muliggjort af hurtige fremskridt inden for proteinsekventeringsteknologi og databehandling.

Proteiner er opbygget af kæder af enheder kaldet aminosyrer. Der er 20 naturligt forekommende aminosyrer, som er kodet af DNA. En DNA-sekvens på tre bogstaver svarer til en specifik aminosyre, så læsning af DNA-sekvensen kan give dig aminosyresekvensen for det tilsvarende protein. DNA-sekvensen kan også udledes ved at læse aminosyresekvensen og sammenligne den med databaser over kendte proteiner og gener.

Instrumenterne som dem på UC Davis Proteomics Core Facility kan arbejde med forsvindende små mængder protein, så lidt som 50 nanogram. En tomme menneskehår indeholder 100 mikrogram protein.

Hår findes ofte på gerningssteder. Hår har meget lidt DNA, men mere end nok protein (for det meste keratin) til analyse. Ved at se på varianter af aminosyrer i keratin, forskere kan identificere enkelt-nukleotid polymorfismer, eller SNP'er, i det underliggende DNA. Den information kan bruges til både personlig identifikation og til at få oplysninger om herkomst.

Hårene varierer noget afhængigt af hvor på kroppen de kommer fra, men en nylig afhandling ledet af kandidatstuderende Zachary Goecker fra Parkers hold viste, at forskellene mellem hovedbund, skæg, armhule og kønsbehåring er ikke store nok til at påvirke identifikation. Ændringer såsom gråtoner, farvning og peroxidbehandlinger havde ingen effekt på identifikationsinformationen fra peptider, sagde Parker. Undersøgelsen blev offentliggjort i marts 2019 i Forensic Science International:Genetik .

Kønsbestemmelse ud fra tænder

For antropologer, knogler og tænder er et vindue til fortidens mennesker, men DNA kan være i en meget dårlig tilstand. Arbejder med Eerkens, Julia Jep, en kandidatstuderende i Parkers laboratorium, udviklet en metode til at bestemme et individs biologiske køn baseret på en enkelt tand.

Det er muligt, fordi tænder indeholder et protein kaldet amelogenin, som tilfældigvis er placeret på X- og Y-kromosomerne, der bestemmer det biologiske køn. Hvis en tand har amelogenin-Y, så må det være kommet fra et individ med XY-kromosomer og derfor højst sandsynligt en biologisk han.

I side-by-side tests, tandproteinanalysen var mere følsom og pålidelig til kønsbestemmelse end enten DNA eller at se på skeletternes anatomi. Værket blev udgivet sidste år i Tidsskrift for arkæologisk videnskab og følges op af postdoc-forsker Tammy Buonasera.

I et papir udgivet i maj 2019 i Forensic Science International:Genetik , holdet har også vist, at det er muligt at få nok protein til personlig identifikation fra et fingermærke. Problemet er at finde og indsamle prøven snarere end maskinens følsomhed, sagde Parker.

Parker håber, at retsmedicinsk proteomik kan flytte ud af laboratoriet og ind i nogle sager fra den virkelige verden. Teknikken skal valideres grundigt, før den tages i brug, Parker sagde, men han forventer, at disse "kasser bliver tjekket" inden for omkring et år. Et muligt udgangspunkt ville være at arbejde på "cold case"-sæt til seksuelle overgreb, der også bliver testet for DNA og andre beviser.

"Vi forsøger at få det retsmedicinske samfunds interesse i at involvere os i nogle af disse sager, " sagde Parker.