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Epigenetics: Uma nova ferramenta para detectives judiciais

Thought LeadersDr Bruce R. McCordProfessor of ChemistryFlorida International University

Uma entrevista com Dr. Bruce R. McCord, conduzido por Alina Shrourou, BSc

Anunciou-se que você estará apresentando “métodos analíticos no simpósio judicial da biologia e da análise do ADN” em Pittcon 2018. Por que são os métodos bioanalytical importantes para o forense?

Os métodos analíticos tornando-se podem ajudar os triers do facto, juizes e os júris, melhores compreendem os eventos que cercam as circunstâncias de um crime. Na análise judicial, nós estamos falando sobre a determinação da identidade de indivíduos desconhecidos através do ADN e a utilização do ADN e de outras assinaturas químicas para determinar e esclarecer as circunstâncias do crime.  

A vantagem de métodos analíticos modernos é sua especificidade e a capacidade executar a análise estatística em dados resultantes. Os exemplos incluem usando a fluorescência induzida laser para detectar níveis de traço de ADN amplificado em uma cena do crime ou usando a análise espectroscópica para detectar manchas biológicas.

Estas precisão melhorada e sensibilidade aumentada que os métodos bioanalytical permitem, significam que os cientistas judiciais podem ajudar o júri a alcançar uma conclusão válida no que aconteceu.

Que será o foco principal de sua conversa intitulada “Epigenetics judicial, um método novo para a identificação do líquido de corpo e Phenotyping”?

Eu estarei apresentando nosso trabalho na idade e no tipo do tecido. Nós demonstraremos como o methylation epigenético do ADN permite a determinação do tipo do líquido de corpo, da idade suspeita, e da outra informação dos níveis de traço de amostras deixadas atrás em cenas do crime.

© petarg/Shutterstock.com

Que são methylation epigenético e como podem ele ser detectados?

Epigenetics envolve as mudanças na função do gene que não são relacionadas às mudanças na seqüência do ADN. É conhecido que todo o ADN humano é o mesmo, e está compreendido das mesmas bases do nucleiotide. Contudo, é fácil de ver que as pilhas estão diferenciadas basearam em sua aplicação - pele, músculo, osso, etc. Estas diferenças são o resultado dos interruptores moleculars que determinam a expressão genética.  

Um tal interruptor envolve o methylation diferencial do cytosine - uma das quatro bases principais encontradas no ADN. É comum encontrar lugar a montante dos vários genes conhecidos como as ilhas de CpG (uma base do cytosine seguida imediatamente por uma guanina) em que os conjuntos de cytosines misturados ocorrem. Quando o nível do methylation de um tecido específico é diagnóstico, o procedimento pode ser usado para determinar o tipo da pilha. Similarmente, outros lugar no genoma podem indicar uma idade dos suspeitos.

A presença de methylation nestes lugar pode ser detectada em várias maneiras. Um método comum é usar o PCR alterado bissulfito. Este processo converte quimicamente pares unmethylated da base do GC nos pares baixos com a alteração química e a amplificação do PCR.

Os cytosines misturados não são convertidos. O resultado deste processo é lido então facilmente usando o ADN que arranja em seqüência métodos.

Esboce por favor os métodos arranjando em seqüência envolvidos com encontrar locus epigenéticos.

Nós usamos principalmente 3 métodos para ler o ADN e para determinar se o methylation esta presente em locus específicos. Em primeiro lugar, os dados da disposição do methylation ajudam-nos a determinar locais potenciais do interesse no genoma humano inteiro.  

Nós então examinamos e marcamos estes dados e procuramos CpGs específico nos dados da disposição que podem indicar a presença de seqüências do interesse.  Nós projectamos primeiras demão específicas visar regiões de interesse no genoma e usar pyrosequencing para determinar se estes lugar são probative. Estes lugar são sondados então usando o PCR alterado bissulfito e pyrosequencing.

Última, devido à diferença na temperatura de derretimento entre o GC e em basepairs, nós podemos igualmente visar lugar usando o PCR do tempo real com capacidade de alta resolução do derretimento enquanto as grandes diferenças no methylation estam presente.

Como pode o methylation epigenético ser usado na cena do crime?

Nós usamos este procedimento para determinar níveis de traço de líquidos de corpo. Isto pode ser particularmente importante nas situações que envolvem crimes tais como a agressão sexual ou o pederastia, onde o suspeito esta presente e encontrar seu ADN não seria inesperado.

Contudo, o tipo de ADN recuperou - se é de um líquido de corpo, comparado das células epiteliais por exemplo, pôde indicar se um crime de facto tinha ocorrido. Similarmente, se um número de suspeitos são identificados, a determinação da idade de uma amostra desconhecida de uma cena do crime seria muito importante.

Como podem os locus de CpG identificar as escolhas do estilo de vida de um indivíduo e como válidas são estas suposições?

As escolhas do estilo de vida tais como o fumo podem alterar o nível do methylation em determinado CpGs. Em muitos casos, apenas como o epigenetics específico do tecido, estes locus são ligados aos genes específicos que são activados pela necessidade do corpo de negociar o efeito do estilo de vida. A validez pode somente ser determinada pela determinação da função e das experiências do gene com amostras da população, mas esta é uma área de pesquisa importante em muitos campos biomedicáveis.

Nós apenas estamos começando a examinar esta área, mas nós notamos a pesquisa precedente existimos determinando as relações entre marcadores epigenéticos e factores tais como o fumo.

Que dados você estará apresentando durante sua conversa e como isto compara à outra pesquisa no campo?

Quando toda a pesquisa judicial tratar a identidade, phenotyping e o uso humanos em avaliar a informação biológica deixada por suspeitos em uma cena do crime, nosso foco é diferente da maioria outra de pesquisa no campo porque nós estamos visando marcadores do interesse na ciência forense. Outro neste campo são estados relacionados mais com as aplicações biomedicáveis.

Enquanto os locus epigenéticos originam com ADN, nós podemos usar a potência de ser na raiz da árvore da expressão genética. Executando a alteração do bissulfito antes da amplificação, nós temos uma vantagem quando se trata do ADN que phenotyping enquanto este significa que nosso processo é resistente à inibição e aos factores que podem intervir com expressão genética. Outros métodos usando o RNA ou o proteomics como usado na pesquisa tradicional do forense, podem ser sujeitos às variações na expressão genética que exigem a correcção.

Assim, nós prevemos que uma parcela da amostra judicial do ADN pode ser desviada para a idade e a determinação do tecido.  

Há alguma outra vantagem de usar locus epigenéticos na identificação do líquido de corpo sobre outros métodos?

É importante para nós assegurar-se de que nossas relações trabalhem bem com técnicas judiciais tradicionais, de modo que seja executado mais facilmente em um laboratório. Conseqüentemente, talvez a vantagem a mais grande à análise epigenética é que a extracção da amostra e da recuperação do ADN é a mesma com dactilografia padrão do ADN e o epigenetics judicial.

Adicionalmente, como o methylation envolve a ligação covalent, este método é extremamente estável - as amostras sobre 20 anos velho podem ser analisadas esta maneira!

Onde você vê o epigenetics se tornar na biologia judicial?

Eu ver o epigenetics tornar-se como uma ferramenta para felicitar o ADN judicial padrão que datilografo, e nosso trabalho é provável contribuir a esta revelação. Eu penso que os métodos futuros que envolvem maciça arranjar em seqüência paralelo (MPS), igualmente conhecido como a próxima geração que arranja em seqüência (NGS), incluirão procedimentos para genotyping simultâneo e análise epigenética.

Até o avanço do campo é demasiado logo saber.  Contudo, nós acreditamos que o epigenetics pode ser uma ferramenta importante no serology do traço e em investigações judiciais dos indivíduos não ainda em uma base de dados devido a sua capacidade detectar a idade e determinada informação fenotípica.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

O papel em relação a nossa pesquisa pode ser encontrado aqui:

Madi, T., Balamurugan, K., Bombardi, R., Duncan, G., & McCord, B. (2012). A determinação de testes padrões específicos do methylation do ADN do ‐ do tecido em biofluids judiciais usando a alteração do bissulfito e pyrosequencing. Electroforese, 33: 1736-1745.

Eu gostaria de reconhecer os estudantes e os colaboradores que trabalharam no projecto mencionaram, incluindo Tania Madi, Joana Antunes, Silva de Debora, Hussain Alghanim (FIU) Kuppareddi Balamurugan (U. Do sul Mississippi) George Duncan (o escritório do xerife de Broward) e Clarice Alho (universidade católica de Pontifico de Rio Grande do Sul, de Brasil). Eu igualmente gostaria de agradecer ao instituto nacional de justiça para fornecer o financiamento para o trabalho, assim como à assistência técnica de Qaigen.

Há igualmente um número outros de papéis que você pode referir para mais informação:

  1. Alghanim, H., Antunes, J., Silva, D.S.B.S., Alho, C.S., Balamurugan, K., & McCord, B. (2017). Detecção e avaliação dos marcadores do methylation do ADN encontrados nos locus SCGN e KLF14 para calcular a idade humana. International da ciência forense: Genética, 31: 81-88.
  2. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Discriminação judicial do epithelia vaginal pela análise do methylation do ADN com pyrosequencing. Electroforese, 37: 2751-2758.
  3. Silva, D.S., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Estudos desenvolventes da validação de marcadores epigenéticos do methylation do ADN para a detecção de amostras do sangue, do sémen e da saliva. International da ciência forense: Genética, 23: 55-63.
  4. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., & McCord, B. (2016). Análise de alta resolução do derretimento do methylation do ADN para discriminar o sémen em manchas biológicas. Bioquímica analítica, 494: 40-45.
  5. Silva de Soares Bispo Santos, D., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Sampaio Alho, C., & McCord, B. (2015). Avaliação de marcadores do methylation do ADN e seu potencial prever o envelhecimento humano. Electroforese, 36: 1775-1780.

Sobre o Dr. Bruce McCord

Bruce R. McCord é actualmente professor da química analítica e judicial na universidade do International de Florida.  Recebeu um BSc na química com honras da faculdade de William e de Mary e seu PhD na química analítica da universidade de Wisconsin Madison.

Seus interesses actuais da pesquisa envolvem a revelação das aplicações na detecção judicial da genómica, do epigenetics, do microfluidics e do nanoscale. As áreas de pesquisa principais incluem a revelação de técnicas melhoradas para a análise genética usando a electroforese capilar e microfluidic, arranjar em seqüência do ADN e o QPCR.  

Igualmente tem esforços de pesquisa em aplicações toxicological da espectrometria em massa, surge a espectroscopia de Raman e o microfluidics aumentados.

Actualmente serve como o deputado Editor para a electroforese do jornal e é um membro dos corpos editoriais para o jornal da ciência forense e o jornal da química judicial.  Publicou sobre 100 artigos revistos par e 12 capítulos do livro e graduou 20 alunos de doutoramento, 15 estudantes do MS e supervisionou 12 pesquisadores cargo-doutorais. Em 2008 recebeu a concessão de Paul Kirk do AAFS baseado em suas contribuições para o campo do criminalistics.

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