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Epigenetics: Una nueva herramienta para los detectives forenses

Thought LeadersDr Bruce R. McCordProfessor of ChemistryFlorida International University

Una entrevista con el Dr. Bruce R. McCord, conducto por Alina Shrourou, BSCA

Se ha anunciado que usted presentará en los “métodos analíticos en el simposio forense de la biología y del análisis de la DNA” en Pittcon 2018. ¿Por qué son los métodos bioanalytical importantes para la medecina legal?

Los métodos analíticos que se convierten pueden ayudar a los triers del hecho, jueces y los jurados, mejores entienden las acciones que rodean las condiciones económicas de un crimen. En análisis forense, estamos hablando determinando la identidad de individuos desconocidos a través de la DNA y con la DNA y de otras firmas químicas para determinar y para clarificar las condiciones económicas del crimen.  

La ventaja de métodos analíticos modernos es su especificidad y la capacidad de realizar análisis estadístico en datos resultantes. Los ejemplos incluyen usando fluorescencia inducida por láser para descubrir niveles de trazo de DNA amplificada en una escena del crimen o usar análisis espectroscópico de descubrir manchas de óxido biológicas.

Esta precisión perfeccionada y sensibilidad creciente que los métodos bioanalytical permiten, significan que los científicos forenses pueden ayudar al alcance del jurado una conclusión válida en qué ha suceso.

¿Cuál será el foco principal de su charla titulada “Epigenetics forense, un método nuevo para la identificación del fluído corporal y Phenotyping”?

Presentaré nuestro trabajo sobre edad y tipo del tejido. Demostraremos cómo la metilación epigenética de la DNA permiso la determinación del tipo del fluído corporal, de la edad sospechada, y de la otra información de niveles de trazo de muestras dejadas detrás en las escenas del crimen.

© petarg/Shutterstock.com

¿Cuál es metilación epigenética y cómo pueden él ser descubiertos?

Epigenetics implica los cambios en la función del gen que no se relacionan con los cambios en la serie de la DNA. Es bien sabido que toda la DNA humana es lo mismo, y está comprendida de las mismas bases del nucleiotide. Sin embargo, es fácil ver que las células están distinguidas basaron en su uso - piel, músculo, hueso, etc. Estas diferencias son el resultado de los interruptores moleculares que determinan la expresión génica.  

Un tal interruptor implica la metilación diferenciada de la citosina - una de las cuatro bases principales encontradas en la DNA. Es común encontrar situaciones contracorriente desde los diversos genes conocidos como islas de CpG (una base de la citosina seguida inmediatamente por una guanina) en las cuales los atados de cytosines desnaturalizados ocurran. Cuando el nivel de la metilación de un tejido específico es diagnóstico, el procedimiento se puede utilizar para determinar el tipo de la célula. Semejantemente, otras situaciones en el genoma pueden indicar una edad de los sospechosos.

La presencia de metilación en estas situaciones se puede descubrir de diversas maneras. Un método común es utilizar la polimerización en cadena modificada bisulfito. Este proceso químicamente convierte pares unmethylated de la base de la CROMATOGRAFÍA GASEOSA EN a los pares bajos con la modificación química y la amplificación de la polimerización en cadena.

Los cytosines desnaturalizados no se convierten. El resultado de este proceso entonces se lee fácilmente usando la DNA que ordena métodos.

Contornee por favor los métodos de secuencia implicados con el localización de lugares geométricos epigenéticos.

Utilizamos principal 3 métodos para leer la DNA y para determinar si la metilación está presente en los lugares geométricos específicos. En primer lugar, los datos del arsenal de la metilación nos ayudan a determinar sitios potenciales del interés en el genoma humano entero.  

Después examinamos y rayamos estos datos y buscamos CpGs específico en los datos del arsenal que pueden indicar la presencia de series del interés.  Diseñamos las pinturas de fondo específicas para apuntar regiones de interés en el genoma y para utilizar pyrosequencing para determinar si estas situaciones son probatorias. Estas situaciones entonces se sondan usando la polimerización en cadena modificada bisulfito y pyrosequencing.

Pasado, debido a la diferencia en temperatura que funde entre la CROMATOGRAFÍA GASEOSA y EN los basepairs, podemos también apuntar situaciones usando la polimerización en cadena en tiempo real con capacidad de alta resolución del derretimiento mientras las diferencias grandes en la metilación estén presentes.

¿Cómo se puede la metilación epigenética utilizar en la escena del crimen?

Utilizamos este procedimiento para determinar niveles de trazo de fluídos corporales. Esto puede ser determinado importante en las situaciones que implican crímenes tales como agresión sexual o pederastia, donde está presente el sospechoso y encontrar su DNA no sería inesperado.

Sin embargo, el tipo de DNA se recuperó - si es de un fluído corporal, comparado de las células epiteliales por ejemplo, puede ser que indique si había ocurrido un crimen de hecho. Semejantemente, si determinan a varios sospechosos, la determinación de la edad de una muestra desconocida de una escena del crimen sería muy importante.

¿Cómo pueden los lugares geométricos de CpG determinar las opciones de la forma de vida de un individuo y cómo válidas son estas suposiciones?

Las opciones de la forma de vida tales como fumar pueden alterar el nivel de la metilación en cierto CpGs. En muchos casos, apenas como epigenetics específico del tejido, estos lugares geométricos se conectan a los genes específicos que son activados por la necesidad de la carrocería de mediar el efecto de la forma de vida. La validez se puede determinar solamente por la determinación de la función y de los experimentos del gen con las muestras de la población, pero éste es un campo de investigación importante en muchos campos biomédicos.

Apenas estamos comenzando a examinar esta área, pero observamos la investigación anterior existimos determinando eslabones entre los marcadores epigenéticos y los factores tales como fumar.

¿Qué datos usted presentará durante su charla y cómo esto compara a la otra investigación en el campo?

Mientras que toda la investigación forense se ocupa de identidad, de phenotyping y de uso humanos en fijar la información biológica dejada por los sospechosos en una escena del crimen, nuestro foco es diferente de la mayoría de la otra investigación en el campo pues estamos apuntando marcadores del interés en ciencia forense. Otros en este campo se refieren más a usos biomédicos.

Mientras que los lugares geométricos epigenéticos originan con la DNA, podemos utilizar la potencia de ser en la raíz del árbol de la expresión génica. Realizando la modificación del bisulfito antes de la amplificación, tenemos una ventaja cuando se trata de la DNA phenotyping mientras que ésta significa que nuestro proceso es resistente a la inhibición y a los factores que pueden intervenir con la expresión génica. Otros métodos usando el ARN o el proteomics como se utiliza en la investigación tradicional de la medecina legal, pueden estar conforme a las variaciones en la expresión génica que requieren la corrección.

Así, prevemos que una porción de la muestra forense de la DNA se puede desviar para la edad y la determinación del tejido.  

¿Hay otras ventajas de usar lugares geométricos epigenéticos en la identificación del fluído corporal sobre otros métodos?

Es importante para nosotros asegurarse de que nuestros interfaces trabajan bien con técnicas forenses tradicionales, para ejecutarlo más fácilmente en un laboratorio. Por lo tanto, quizás la ventaja más grande al análisis epigenético es que la extracción de la muestra y de la recuperación de la DNA es lo mismo con pulsar estándar de la DNA y epigenetics forense.

¡Además, como la metilación implica la vinculación covalente, este método es extremadamente estable - las muestras durante 20 años se pueden analizar esta manera!

¿Dónde usted ve epigenetics el convertirse en biología forense?

Veo epigenetics el convertirse como herramienta para felicitar la DNA forense estándar que pulsa, y nuestro trabajo es probable contribuir a este revelado. Pienso que los métodos futuros que implican masivo la secuencia paralela (MPS), también conocida como generación siguiente que ordena (NGS), incluirán los procedimientos para genotyping simultáneo y el análisis epigenético.

Hasta el avance del campo es demasiado pronto saber.  Sin embargo, creemos que el epigenetics puede ser una herramienta importante en serología del trazo y en investigaciones forenses de individuos no todavía en una base de datos debido a su capacidad descubrir edad y cierta información fenotípica.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

El papel referente a nuestra investigación se puede encontrar aquí:

Madi, T., Balamurugan, K., Bombardi, R., Duncan, G., y McCord, B. (2012). La determinación de las configuraciones específicas de la metilación de la DNA del ‐ del tejido en biofluids forenses usando la modificación y pyrosequencing del bisulfito. Electroforesis, 33: 1736-1745.

Quisiera reconocer a los estudiantes y los colaboradores que trabajaron en el proyecto citaron, incluyendo Tania Madi, Juana Antunes, Silva de Débora, Hussain Alghanim (FIU) Kuppareddi Balamurugan (U. Southern Mississippi) George Duncan (la oficina del sheriff de Broward) y Clarice Alho (universidad católica de Pontifico de Río Grande del Sur, del Brasil). También quisiera agradecer el instituto nacional de la justicia por ofrecer el financiamiento para el trabajo, así como la asistencia técnica de Qaigen.

Hay también varios otros papeles que usted puede referirse para más información:

  1. Alghanim, H., Antunes, J., Silva, D.S.B.S., Alho, C.S., Balamurugan, K., y McCord, B. (2017). Detección y evaluación de los marcadores de la metilación de la DNA encontrados en los lugares geométricos SCGN y KLF14 para estimar edad humana. International de la ciencia forense: Genética, 31: 81-88.
  2. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., y McCord, B. (2016). Discriminación forense del epithelia vaginal por análisis de la metilación de la DNA con pyrosequencing. Electroforesis, 37: 2751-2758.
  3. Silva, D.S., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., y McCord, B. (2016). Estudios de desarrollo de la validación de los marcadores epigenéticos de la metilación de la DNA para la detección de las muestras de la sangre, del semen y de la saliva. International de la ciencia forense: Genética, 23: 55-63.
  4. Antunes, J., Silva, D.S., Balamurugan, K., Duncan, G., Alho, C.S., y McCord, B. (2016). Análisis de alta resolución del derretimiento de la metilación de la DNA para discriminar el semen en manchas de óxido biológicas. Bioquímica analítica, 494: 40-45.
  5. Silva de Soares Bispo Santos, D., Antunes, J., Balamurugan, K., Duncan, G., Sampaio Alho, C., y McCord, B. (2015). Evaluación de los marcadores de la metilación de la DNA y su potencial de predecir el envejecimiento humano. Electroforesis, 36: 1775-1780.

Sobre el Dr. Bruce McCord

Bruce R. McCord es actualmente profesor de la química analítica y forense en la universidad del International de la Florida.  Él recibió un BSCA en química con honores de la universidad de Guillermo y de Maria y de su doctorado en química analítica de la universidad de Wisconsin Madison.

Sus actuales intereses de la investigación implican el revelado de usos en detectar forense de la genómica, del epigenetics, del microfluidics y del nanoscale. Las áreas de investigación importantes incluyen el revelado de las técnicas perfeccionadas para el análisis genético usando la electroforesis capilar y microfluidic, la secuencia de la DNA y QPCR.  

Él también tiene esfuerzos de investigación en usos toxicológicos de la espectrometría de masa, alisa espectroscopia de Raman y microfluidics aumentados.

Él sirve como diputado Editor para la electroforesis del gorrón y es actualmente una pieza de los comités de redacción redaccionales para el gorrón de la ciencia forense y el gorrón de la química forense.  Él ha publicado sobre 100 artículos revisados par y 12 capítulos del libro y ha graduado a 20 estudiantes del doctorado, 15 estudiantes del ms y ha vigilado a 12 investigadores postdoctorales. En 2008 él recibió la recompensa de Paul Kirk del AAFS basado en sus contribuciones al campo del criminalistics.

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