Forskere udvider retsmedicinsk metode til at identificere mennesker, der bruger proteiner fra knogler

Da et team af forskere under ledelse af Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) udviklede en ny biologisk identifikationsmetode, der udnytter information kodet i proteiner, de troede, det kunne have flere applikationer.

Næsten to år senere, de har vist sig at have ret.

I september 2016, LLNL-forskere meddelte, at de havde udviklet et videnskabsbaseret, statistisk valideret måde at bruge proteinmarkører fra menneskehår til at identificere mennesker og knytte enkeltpersoner til beviser.

Nu har de fundet en anden måde at bruge proteinmarkører fra humant væv til identifikation - denne gang fra knogler. Deres arbejde er beskrevet i et papir udgivet online af Forensic Science International , et tidsskrift i Amsterdam.

"Et af de mest spændende aspekter ved denne forskning er, at den søger at tilvejebringe en helt ny objektiv metode til menneskelig identifikation, "sagde LLNL -kemiker Brad Hart, direktøren for LLNL's Forensic Science Center og en medforfatter af papiret.

"Det er kritisk, at det retsmedicinske videnskabelige samfund udvider pakken med tilgængelige objektive værktøjer, der gør det muligt for retsmedicinske resultater at blive udtrykt med statistisk stringens. Udvidelse af den proteomiske tilgang til at omfatte knoglevæv lover større potentiale for at bestemme identiteten af ​​rester, der er genvundet fra udfordrende miljøer og omstændigheder. "

Den nye proteinmarkørteknologi adresserer en 2009 National Research Council-rapport om retsmedicinsk videnskab, der detaljerede svaghederne ved mange nuværende tilgange og rapporterede et presserende behov for nye videnskabsbaserede retsmedicinske metoder.

Livermore -forskere betragter proteinmarkøren som et yderligere værktøj til det retsmedicinske samfund og et supplement til DNA, som er guldstandarden for menneskelig identifikation, men skrøbelig på flere måder.

"Brug af proteinmarkører fra menneskehår og nu knogler kan supplere eksisterende teknikker baseret på DNA, "sagde Lab-kemiker og medforfatter til papir Deon Anex." Det kan være særligt værdifuldt, hvis DNA mangler eller kompromitteres. "

Endnu et LLNL -teammedlem, biokemiker Katelyn Mason, papirets hovedforfatter, bemærkede:"Dette er det første manuskript, der beskriver påvisning og validering af proteinmarkører fra menneskelige knogler. Resultaterne viser, at denne tilgang kan give et kraftfuldt nyt værktøj til retsmedicin."

Udover Hart, Anex og Mason, andre medforfattere til papiret er Glendon Parker, der tidligere har arbejdet på Livermore og nu er adjungeret lektor ved University of California, Davis 'miljøtoksikologiske afdeling; og Todd Gray, der er pensioneret fra Utah Office of the Medical Examiner.

I den nye undersøgelse, holdet undersøgte ribbenprøver fra 10 nylig afdøde individer-fem mænd og fem kvinder-af europæisk-amerikansk herkomst, at finde i alt 35 forskellige proteinmarkører.

Ved hjælp af deres nuværende stikprøver, forskerne har fundet nok markører til at give et unikt mønster for et individ, der ville skelne denne person i intervaller fra 1 ud af 6 personer til 1 ud af 42, 000 mennesker.

Selvom der blev brugt ribbenprøver i undersøgelsen, det menes, at enhver form for menneskelig knogle kunne bruges til at identificere mennesker eller koble dem til beviser.

Mens Hart ser proteinmarkører fra menneskehår som markant mere værdifulde til at identificere mennesker eller kæde dem til beviser, brugen af ​​knogleproteinmarkører kan hjælpe med menneskelig identifikation i tilfælde, hvor der ikke er andre beviser.

"Der er iboende mindre genetisk variation i proteiner til stede i knogler sammenlignet med menneskehår, "Sagde Hart." For at identificere mennesker eller koble dem til beviser, hårproteiner er mere værdifulde.

"Ikke desto mindre, der er situationer, hvor knoglevæv kan være alt, hvad der er tilgængeligt, og i disse tilfælde er der muligvis ingen anden måde at identificere menneskelige rester på. "

Følgelig, en mulig vigtig anvendelse til brug af proteinmarkører fra menneskelige knogler kan være at hjælpe med at bestemme identiteten af ​​delvise rester fra katastrofale hændelser, såsom flystyrt, brande eller terrorangrebene den 11. september.

Livermore -forskergruppen mener, at proteinmarkører fra knogler kan være nyttige på arkæologiske tidsskalaer, f.eks. 250 år eller mere, som det er blevet påvist med proteinmarkører fra menneskehår.

Selvom nukleare DNA har været brugt af retshåndhævende myndigheder i mere end tre årtier og kan prale af omfattende databaser, udviklingen af ​​at bruge proteinmarkører fra menneskehår og knogler er stadig i sin barndom.

Imidlertid, forskere kan tage observerede biologiske markører forbundet med genetisk variation i hår og knogleproteiner og korrelere dem til specifikke DNA -mutationer hos enkeltpersoner, hvilket kunne være nyttigt, indtil proteinmarkørdatabaser er udviklet.

I øjeblikket, prøveforberedelsen, instrumentdriftstid og analyseperiode for proteinidentifikationsmetoden kræver cirka 2½ dage, Anex sagde, bemærker teamet forventer, at omkostningerne er konkurrencedygtige med andre lignende teknologier.

Proteiner er lange molekylære kæder dannet af aminosyrer - livets grundlæggende byggesten. DNA er det mønster eller den skabelon, kroppen bruger til at producere proteiner.

I forskningen, proteinmarkørerne, som forskerne har brugt, har været varianter i proteinerne som følge af aminosyresubstitutioner, der stammer fra DNA -mutationer og er kendt som single aminosyrepolymorfier (SAP'er).

Ved hjælp af den LLNL-udviklede proces, proteiner ekstraheres først fra en knogleprøve og nedbrydes i kortere aminosyrekæder, kaldes peptider. Forskerne bruger derefter væskekromatograf-massespektrometri til at adskille, detektere og kvantificere peptidsekvenserne.

Resultaterne sammenlignes med en proteinsekvensdatabase for at identificere kendte SAP'er til stede i prøven. Givet data om frekvenserne for hver tilsvarende DNA -mutation, forskerne kan udlede identificerende oplysninger og bestemme den biogeografiske oprindelse for den person, der leverede en prøve.

Ud over at udvikle måder at bruge proteinmarkører fra hår og knogler til at identificere mennesker, Livermore -forskere arbejder også på at vise muligheden for en tredje brug af proteinmarkører - fra skurede hudceller.

"Retsmedicinere udnytter DNA fra berøringsbeviser, såsom fingeraftryk. Disse fingeraftryk indeholder også hudceller, som vi mener kan bruges til at identificere mennesker, "Sagde Hart.

Teammedlemmernes arbejde med at vurdere og bruge proteinmarkører fra menneskehår er nået langt siden de første gang annoncerede gennembruddet i september 2016, Hart understregede.

Ved hjælp af deres nuværende stikprøver, forskerne er nu i stand til at finde nok markante markører til at give et unikt mønster for et individ, der ville skelne denne person blandt en befolkning på 1 milliard mennesker.

Nuværende forskningsmidler til $ 200, 000 -projekt kommer fra LLNL's Laboratory Directed Research and Development -program, som understøtter højrisiko, potentielt høje udbetalingsprojekter i spidsen for videnskab og teknologi.