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Epigenetics: Un nuovo strumento per gli agenti investigativi legali

Thought LeadersDr Bruce R. McCordProfessor of ChemistryFlorida International University

Un'intervista con Dott. Bruce R. McCord, condotto da Alina Shrourou, BSc

È stato annunciato che presenterete “metodi analitici nel simposio legale dell'analisi del DNA e di biologia„ a Pittcon 2018. Perché sono i metodi bioanalytical importanti per la dialettica?

I metodi analitici di sviluppo possono aiutare i triers del fatto, giudici e le giurie, migliori capiscono gli eventi che circondano le circostanze di un crimine. Nell'analisi legale, stiamo parlando di determinando l'identità delle persone sconosciute attraverso il DNA ed usando il DNA e di altre impronte chimiche per determinare e chiarire le circostanze del crimine.  

Il vantaggio dei metodi analitici moderni è la loro specificità e la capacità eseguire l'analisi statistica sui dati risultanti. Gli esempi includono facendo uso della fluorescenza indotta da laser per individuare i livelli di traccia di DNA ampliato ad una scena del crimine o a usando l'analisi spettroscopica individuare le macchie biologiche.

Questi precisione migliore e sensibilità aumentata che i metodi bioanalytical permettono, significano che gli scienziati legali possono aiutare la giuria a raggiungere una conclusione valida su che cosa è accaduto.

Che cosa sarà il fuoco principale della vostra conversazione nominata “Epigenetics legale, un metodo novello per l'identificazione del liquido organico e Phenotyping„?

Presenterò il nostro lavoro sull'età e sul tipo del tessuto. Dimostreremo come la metilazione epigenetica del DNA permette la determinazione del tipo del liquido organico, dell'età sospetta e di altre informazioni dai livelli di traccia di campioni lasciati alle scene del crimine.

© petarg/Shutterstock.com

Che cosa è metilazione epigenetica e come può essere individuato?

Epigenetics comprende i cambiamenti nella funzione del gene che non sono collegati con i cambiamenti nella sequenza del DNA. È ben noto che tutto il DNA umano è lo stesso ed è compreso le stesse basi di nucleiotide. Tuttavia, è facile da vedere che le celle sono differenziate hanno basato sulla loro applicazione - interfaccia, muscolo, osso, ecc. Queste differenze sono il risultato delle opzioni molecolari che determinano l'espressione genica.  

Un'tale opzione comprende la metilazione differenziale di citosina - una delle quattro basi principali trovate in DNA. È comune trovare le posizioni controcorrente dai vari geni conosciuti come le isole di CpG (una base della citosina immediatamente seguita da una guanina) in cui i cluster dei cytosines metilati si presentano. Quando il livello di metilazione di tessuto specifico è diagnostico, la procedura può essere seguita per determinare il tipo delle cellule. Similmente, altre posizioni nel genoma possono indicare un'età dei sospetti.

La presenza di metilazione a queste posizioni può essere individuata in vari modi. Un metodo comune è di usare la PCR modificata bisolfuro. Questo trattamento chimicamente converte le coppie di basi unmethylated di GASCROMATOGRAFIA a coppie di basi con modifica chimica e l'amplificazione di PCR.

I cytosines metilati non sono convertiti. Il risultato di questo trattamento poi è letto facilmente facendo uso di DNA che ordina i metodi.

Descriva prego i metodi d'ordinamento in questione con l'individuazione dei luoghi epigenetici.

Pricipalmente usiamo 3 metodi per leggere il DNA e per determinare se la metilazione è presente ai luoghi specifici. In primo luogo, i dati di schiera di metilazione ci aiutano a determinare i siti potenziali di interesse nell'intero genoma umano.  

Poi esaminiamo e segniamo questi dati e cerchiamo CpGs specifico nei dati di schiera che possono indicare la presenza di sequenze di interesse.  Progettiamo le mani di fondo specifiche per mirare alle regioni di interesse nel genoma e per usare pyrosequencing per determinare se queste posizioni sono probanti. Queste posizioni poi sono sondate facendo uso della PCR modificata bisolfuro e del pyrosequencing.

Infine, a causa della differenza nella temperatura di fusione fra GASCROMATOGRAFIA e ai basepairs, possiamo anche mirare alle posizioni facendo uso della PCR in tempo reale con la capacità di alta risoluzione della colata finchè le grandi differenze nella metilazione sono presenti.

Come può la metilazione epigenetica essere utilizzata nella scena del crimine?

Seguiamo questa procedura per determinare i livelli di traccia di liquidi organici. Ciò può essere particolarmente importante nelle situazioni che comprendono i crimini quali aggressione sessuale o pedofilia, dove il sospetto è presente e trovare il loro DNA non sarebbe inattesa.

Tuttavia, il tipo di DNA ha recuperato - se proviene da un liquido organico, confrontato dalle cellule epiteliali per esempio, potrebbe indicare se un crimine in effetti avesse accaduto. Similmente, se una serie di sospetti sono identificati, la determinazione dell'età di un campione sconosciuto da una scena del crimine sarebbe molto importante.

Come possono i luoghi di CpG identificare le scelte di stile di vita di una persona e quanto validi sono questi presupposti?

Le scelte di stile di vita come fumo possono alterare il livello di metilazione a determinato CpGs. In molti casi, appena come il epigenetics specifico del tessuto, questi luoghi sono collegati ai geni specifici che sono attivati dalla necessità dell'organismo di mediare l'effetto di stile di vita. La validità può essere determinata soltanto tramite la determinazione della funzione e degli esperimenti del gene con i campioni della popolazione, ma questa è un'area importante della ricerca in molti campi biomedici.

Stiamo cominciando appena ad esaminare questo campo, ma notiamo la ricerca precedente esistiamo determinando i collegamenti fra gli indicatori epigenetici ed i fattori come fumo.

Che dati presenterete durante la vostra conversazione e come questo confrontate all'altra ricerca nel campo?

Mentre tutta la ricerca legale si occupa dell'identità, phenotyping e di uso umani nella valutazione delle informazioni biologiche lasciate dai sospetti ad una scena del crimine, il nostro fuoco è differente dallamaggior parte dell'altra ricerca nel campo poichè stiamo mirando agli indicatori di interesse in scienza legale. Altri in materia di più sono interessati delle applicazioni biomediche.

Mentre i luoghi epigenetici nascono con DNA, possiamo usare la potenza di essere alla root dell'albero di espressione genica. Realizzando la modifica del bisolfuro prima dell'amplificazione, presentiamo un vantaggio quando si tratta di DNA che phenotyping mentre questo significa che il nostro trattamento è resistente ad inibizione ed ai fattori che possono intervenire con espressione genica. Altri metodi facendo uso di RNA o del proteomics come utilizzato nella ricerca tradizionale di dialettica, possono essere conforme alle variazioni nell'espressione genica che richiedono la correzione.

Quindi, prevediamo che una parte del campione legale del DNA possa essere deviata per l'età e la determinazione del tessuto.  

C'è degli altri vantaggi di utilizzare i luoghi epigenetici nell'identificazione del liquido organico sopra altri metodi?

È importante noi assicurarsi che le nostre interfacce funzionino bene con le tecniche legali tradizionali, di modo che è applicato più facilmente in un laboratorio. Di conseguenza, forse il più grande vantaggio all'analisi epigenetica è che l'estrazione del campione e del ripristino del DNA è la stessa con digitare standard del DNA e il epigenetics legale.

Ulteriormente, poichè la metilazione comprende il legame covalente, questo metodo è estremamente stabile - i campioni oltre 20 anni possono essere analizzati questo modo!

Dove vedete il epigenetics svilupparti nella biologia legale?

Vedo il epigenetics svilupparmi come strumento per complimentare il DNA legale standard che digito ed il nostro lavoro è probabile contribuire a questo sviluppo. Penso che i metodi futuri che comprendono in maniera massiccia l'ordinamento parallelo (MPS), anche conosciuto come la generazione seguente che ordina (NGS), comprendano le procedure per genotyping simultaneo e l'analisi epigenetica.

Fino ad avanzare il campo è troppo presto di sapere.  Tuttavia, crediamo che il epigenetics possa essere uno strumento importante in sierologia della traccia e nelle indagini legali sulle persone non ancora in un database dovuto la sua capacità individuare l'età e determinate informazioni fenotipiche.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Il documento concernente la nostra ricerca può essere trovato qui:

Madi, T., Balamurugan, K., Bombardi, R., Duncan, G., & McCord, B. (2012). La determinazione dei reticoli specifici di metilazione del DNA del ‐ del tessuto nei biofluids legali facendo uso di modifica e del pyrosequencing del bisolfuro. Elettroforesi, 33: 1736-1745.

Vorrei ringraziare gli studenti ed i collaboratori che hanno lavorato al progetto hanno citato, compreso Tania Madi, Joana Antunes, il Silva di Debora, Hussain Alghanim (FIU) Kuppareddi Balamurugan (U. Southern Mississippi) George Duncan (l'ufficio dello sceriffo di Broward) e Clarice Alho (università cattolica di Pontifico di Rio Grande do Sul, del Brasile). Egualmente vorrei ringraziare l'istituto nazionale della giustizia per la fornitura del finanziamento per il lavoro come pure l'assistenza tecnica da Qaigen.

Ci sono egualmente una serie di altri documenti che potete riferirti a per più informazioni:

  1. Alghanim, H., Antunes, J., Silva, D.S.B.S., Alho, C.S., Balamurugan, K., & McCord, B. (2017). Rilevazione e valutazione degli indicatori di metilazione del DNA trovati ai luoghi SCGN e KLF14 per stimare età umana. Internazionale di scienza legale: La genetica, 31: 81-88.
  2. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Distinzione legale del epithelia vaginale da analisi di metilazione del DNA con pyrosequencing. Elettroforesi, 37: 2751-2758.
  3. Silva, D.S., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Studi inerenti allo sviluppo di convalida degli indicatori epigenetici di metilazione del DNA per la rilevazione dei campioni di sangue, del seme e della saliva. Internazionale di scienza legale: La genetica, 23: 55-63.
  4. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Analisi ad alta definizione della colata di metilazione del DNA per discriminare seme in macchie biologiche. Biochimica analitica, 494: 40-45.
  5. Silva di Soares Bispo Santos, D., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Sampaio Alho, C., & McCord, B. (2015). Valutazione degli indicatori di metilazione del DNA ed il loro potenziale di predire invecchiamento umano. Elettroforesi, 36: 1775-1780.

Circa Dott. Bruce McCord

Bruce R. McCord è corrente professore della chimica analitica e legale alla Florida International University.  Ha ricevuto un BSc in chimica con gli onori dall'istituto universitario di William e di Maria ed il suo PhD in chimica analitica dall'università di Wisconsin Madison.

I suoi interessi attuali della ricerca comprendono lo sviluppo delle applicazioni nella percezione legale di genomica, di epigenetics, di microfluidics e del nanoscale. Le aree di ricerca importanti comprendono lo sviluppo delle tecniche migliori per l'analisi genetica facendo uso dell'elettroforesi capillare e microfluidic, dell'ordinamento del DNA e di QPCR.  

Egualmente ha sforzi di ricerca nelle applicazioni tossicologiche di spettrometria di massa, affiora la spettroscopia di Raman e microfluidics migliorati.

Corrente servisce da delegato Editor per l'elettroforesi del giornale ed è un membro dei comitati editoriali per il giornale di scienza legale ed il giornale della chimica legale.  Ha pubblicato oltre 100 articoli esaminati il pari e 12 capitoli del libro e si è laureato 20 studenti di PhD, 15 studenti del ms ed ha sorvegliato 12 ricercatori post-dottorato. Nel 2008 ha ricevuto il premio di Paul Kirk dal AAFS basato sui suoi contributi al campo del criminalistics.

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