Joseph Reiner, Ph.D., en lektor ved Institut for Fysik, og Michael Valle, en kandidatstuderende på Institut for Retsvidenskab, betjene en optisk pincet til at adskille celler i en retsmedicinsk prøve. Kredit:Thomas Kojcsich, Universitetets markedsføring
Når potentielt DNA -bevis - sig f.eks. fra en sag om seksuelle overgreb – indsendes til et retsmedicinsk laboratorium til analyse, forskerne står ofte over for den tidskrævende udfordring at finde ud af, hvilken DNA-profil der kom fra offeret, og hvilken der kom fra forbryderen.
"Retsmedicinere er nødt til at bruge meget tid på bagenden af analysedelen for at forsøge at afvikle, hvilken DNA-profil der kom fra hvilken person ved hvert genetisk locus, "sagde Tracey Dawson Cruz, Ph.D., lektor og formand for Institut for Forensic Science i Virginia Commonwealth University College of Humanities and Sciences. "Dette har historisk set været et af de mest udfordrende problemer inden for retsmedicinsk DNA."
En ny proces, der udvikles af VCU-forskere i retsvidenskab og fysik, kan gøre processen lettere.
Dawson Cruz, sammen med Sarah Seashols-Williams, Ph.D., assisterende professor i retsmedicin, og Joseph Reiner, Ph.D., lektor ved Institut for Fysik, har fundet ud af, at en "optisk pincet" - en kompakt, stærkt fokuseret laserstråle, der bruger en immersionsobjektivlinse på et omvendt mikroskop til at skabe en optisk fælde - er effektiv til at adskille blandede celler, såsom sædceller og vaginale celler, inden for en løsning.
"I tilfælde af sexovergreb sager, du vil ofte have sædceller blandet med mange andre celletyper, " sagde Reiner. "Det er nemt at identificere en sædcelle under et mikroskop. Så vi tager vores laserpincet og bruger dem til at udvælge sædcellerne og isolere dem fra de andre celletyper. Efter dette, vi kan udtrække dem til DNA-analyse."
Holdet har skrevet et papir, "Optisk pincet som et effektivt værktøj til spermatozoisolering fra blandede retsmedicinske prøver, ", der demonstrerer, hvordan processen fungerer og viser, at kriminallaboratorium kan opnå en konsekvent fuld DNA-profil fra kun 50 tweezed sædceller. Papiret vil blive offentliggjort i et kommende nummer af tidsskriftet PLOS One .
"Fordi [processen] er manuel, det er virkelig vigtigt, at vi indstiller antallet af individuelle celler, der skal tweezes ud af blandingen. For hvis det er meget højt, så kan det være uoverkommeligt, det kan være en for lang proces for et laboratorium at ville påtage sig, " sagde Dawson Cruz. "Så opdagelsen af kun at have brug for 50 sædceller er ret god."
Tidligere forskning, der brugte en optisk pincet på retsmedicinske prøver blev udført for et årti siden, og i det tilfælde var 500 sædceller nødvendige for at udvikle en fuld profil.
"Feltet er forbedret dramatisk med hensyn til følsomhed, " sagde Seashols-Williams. "Det er derfor, vi følte, at dette er et interessant projekt. Den øgede følsomhed gør virkelig en optisk pincet mere levedygtig nu, end de var for 10 år siden."
Holdet demonstrerede også, at en komplet, enkeltkilde DNA-profil blev opnået ved at isolere sædceller via optisk fangst fra en blanding af sædceller og vaginale epitelceller.
"Baseret på disse resultater, optisk pincet er en levedygtig mulighed for retsmedicinske applikationer såsom adskillelse af blandede populationer af celler i retsmedicinske beviser, " skrev holdet i avisen.
Nu hvor teamet har vist, at processen fungerer, deres næste mål er at koble det til en mikrochip-enhed, der gør det muligt for retsmedicinske laboratorier let at anvende det på deres daglige arbejde med at analysere DNA-beviser.
"Vi har allerede vist proof of concept, at du kan adskille disse celler, " sagde Seashols-Williams. "Hvis det er forenklet, Jeg tror, at laboratorier ville være i stand til at implementere det. Vores udfordringer lige nu er at overføre cellerne til DNA-arbejdsgangen. Det er derfor, vi vil have denne alt-i-en enhed, så den er forenklet, og så vi ikke mister celler i overførslen."
Holdet planlægger også at anvende en optisk pincet til retsmedicinske beviser ud over sædceller og vaginale epitelceller.
"Vi udvider projektet til at se på celler fra andre morfologier, " sagde Seashols-Williams. "Du ved sikkert, at røde blodlegemer ikke har DNA. De har ikke en kerne. Så den vigtigste kilde til dit DNA i blodet er hvide blodlegemer. Når vi ser på en blodprøve blandet med berøringsceller eller vaginale celler, for at vi også kunne trække de hvide blodlegemer ud og isolere dem fra de andre komponenter, kunne også være meget nyttig.
"Så vi tror, vi kan udvide de typer celler, som en optisk pincet kan bruges til, " hun sagde.