Analyse des microbes post mortem utilisant la chromatographie gazeuse

Thought LeadersKatelynn PerraultAssistant Professor of Forensic Sciences & Chemistry Chaminade University of Honolulu​

Dans la recherche et la guérison des restes humains pendant des catastrophes de masse, homicides, et des investigations de personnes manquantes, l'odeur évoluée des fuselages de décomposition est essentielle dans le procédé de recherche. Un contributeur à l'odeur évoluée des restes sont des micros-organismes, qui contribuent une partie des produits chimiques déchargés dans l'air. La technologie neuve est employée pour profiler l'odeur des microbes post mortem pour améliorer les techniques qui se fondent sur le dépistage de l'odeur de décomposition.

Dans cette entrevue, Katelynn Perrault, d'université de Chaminade de Honolulu parle à Nouvelles-Médical et aux sciences de la vie au sujet de sa recherche dans employer la chromatographie gazeuse multidimensionnelle pour réaliser le profilage d'odeur des microbes post mortem.

Comment les méthodes de séparation nouvelles nous aident-elles à résoudre des défis critiques dans des applications bioanalytical ?

Nous employons la science de séparation en travers de nombreux domaines des sciences de la vie pour effectuer l'analyse chimique (par exemple diagnose biomédicale, contrôle de l'environnement, règlement de nourriture, science légale). Le principal avantage d'employer une technique de séparation est que nous avons la capacité de prélever les échantillons complexes et de figurer à l'extérieur (1) qui les produits chimiques sont présents, et (2) quelle quantité de chaque produit chimique est présent. Ces deux choses nous permettent de fournir un profil chimique de l'échantillon. Ceci peut ne pas sembler trop difficile, mais en traitant les échantillons incroyablement complexes, ces deux fonctions deviennent plus provocant.

Considérez une petite salle avec seulement quelques gens à l'intérieur. Il est probablement tout à fait facile de connaître le numéro du présent de gens et l'identité de chaque personne. Pensez maintenant à une grande foule des gens à un concert. Cette fonction devient beaucoup plus difficile. En chimie analytique, nous devons résoudre chacun composé les uns des autres si nous voulons connaître le nombre de présent de composés et de leurs montants respectifs.

Les séparations multidimensionnelles nouvelles telles que la chromatographie gazeuse bidimensionnelle complète (GC×GC) ou la chromatographie liquide bidimensionnelle complète (LC×LC) nous permettent d'être plus couronnés de succès en analysant des échantillons avec la complexité élevée parce que nous pouvons développer un profil chimique plus précis.

Crédit d'image : Shutterstock/Alex_Traksel

Exactement la détermination de l'intervalle post mortem (PMI) est importante dans des investigations légales. Pouvez-vous expliquer pourquoi ?

Dans de nombreux cas, l'évaluation de l'intervalle post mortem (PMI) est exigée afin de comprendre la suite d'événements dans un cas légal. Connaître les informations exactes au sujet de quand quelqu'un est mort des aides pour confirmer ou réfuter les alibis étranges, et déterminent la commande des événements menant à la mort d'une personne. La famille d'une victime a également un droit de savoir comment, quand, et où leur aimé est mort pour aider au processus de deuil.

Tandis que nous avons quelques méthodes pour estimer l'intervalle post mortem quand quelqu'un est récent mort, ceci devient plus provocant avec de plus longs intervalles post mortem. Beaucoup d'études de recherches ont été entreprises pour améliorer notre compréhension de la façon dont un fuselage se décompose afin d'améliorer notre compréhension dont des produits chimiques pourraient potentiellement être employés pour estimer l'intervalle post mortem exactement.

Une catégorie potentielle des produits chimiques qui ont été proposés dans le passé est l'utilisation des composés organiques volatiles (VOCs), qui contribuent à l'odeur évoluée de la décomposition reste. En comprenant la cotisation de micro-organisme au profil de COV, nous pouvons potentiellement améliorer notre capacité de prévoir des tendances dans VOCs et d'employer ceux comme indicateurs pour estimer l'intervalle post mortem.

Le rassemblement de l'odeur trace au crédit d'image d'enquête de scène du crime : Shutterstock/DarkoCacic

En sciences légales, comment la succession microbienne post mortem peut-elle être employée pour déterminer le PMI ?

Il y a une configuration prévisible des microbes sur un fuselage à différents intervalles après la mort. Cette configuration désigné sous le nom de la succession microbienne. Un grand corps de travail en microbiologie légale explique le potentiel d'employer ces configurations pour estimer l'intervalle post mortem.

Par conséquent, il serait très avantageux de comprendre le VOCs évolué par un cadavre, le joignant avec le VOCs provenant des microbes sur un fuselage. Le défi se situe dans le fait qu'il y a de nombreuses substances microbiennes concurrençant et agissant l'un sur l'autre sur un fuselage de décomposition.

Nous vérifions la substance bactérienne d'isolement que nous savons sommes associés aux restes de décomposition pour améliorer notre compréhension de la cotisation individuelle de VOCs de chaque substance. L'idée est qu'au fil du temps, nous établirons une base de données de VOCs qui sont évolués de la substance microbienne post mortem, et nous pouvons éventuellement employer cette caractéristique pour interpréter l'évolution de l'odeur de décomposition.

Que l'étude de l'odeur de décomposition contribue-t-elle aux investigations de la mort ?

Le but de comprendre les émissions volatiles des microbes est d'améliorer la compréhension au sujet de l'odeur de décomposition. L'odeur de décomposition est importante parce qu'il est nécessaire pour plusieurs applications dans une enquête de la mort.

En cas de homicides, des personnes manquantes, ou les catastrophes de la masse, canines de dépistage d'odeur sont souvent amenées rechercher et localiser l'être humain reste. Elles font ainsi basé sur leur capacité d'installer vers la source d'odeur de décomposition. Si nous pouvons améliorer notre compréhension de cette odeur, nous pouvons fournir une fondation scientifique pour la réussite des canines, ainsi que fournissons d'autres recommandations au sujet des aides à la formation efficaces qui imiteront l'odeur d'objectif.

Il y a également beaucoup d'intérêt en développant les détecteurs portatifs qui pourraient être utilisés d'une façon complémentaire aux canines ou dans les scénarios où les canines ne sont pas procurables. Il est essentiel de comprendre que le profil de l'odeur de décomposition par la science de séparation pour figurer à l'extérieur qui vise un dispositif de détecteur devrait viser. Chaque étude nous exécutons des aides nous pour instaurer une entente améliorée d'odeur de décomposition ainsi nous pouvons fournir des informations pour ces applications.

Crédit d'image : Shutterstock/Couperfield

Pourquoi avez-vous choisi d'employer une technique bidimensionnelle complète de chromatographie gazeuse/spectrométrie de masse (GC×GC-MS) en particulier ? Quels étaient les avantages à cette recherche ?

Les profils volatiles de composé organique rassemblés des restes de décomposition ou du métabolisme microbien tendent à être très complexes. Nous devons pouvoir séparer des centaines de composés d'un autre, déterminons chacune de leurs identités, et dans certains cas, mesurez les composés. Les composés que nous visons existent en travers de presque tous les types composés connus. De plus, ils sont présents dans une gamme de concentration grande, avec certains présentent dans des niveaux de trace et d'autres présentent dans l'abondance très élevée.

Tous ces défis signifient que l'utilisation d'une technique multidimensionnelle telle que GC×GC-MS nous donne la meilleure possibilité de pouvoir fournir un profil chimique précis et fiable. Les analyses unidimensionnelles telles que chromatographie gazeuse/spectrométrie de masse (GC-MS) manquent souvent de la définition et de la gamme exigées pour les échantillons que nous analysons.

Quand appliquant cette méthode, cependant, avez-vous découvert les informations complémentaires au sujet du profil des microbes post mortem que vous aurait suivre des méthodes conventionnelles ?

La technique chromatographique multidimensionnelle que nous employons, GC×GC-MS, nous permet de séparer plus de crêtes et d'être plus couronnés de succès en fournissant un profil précis. Ceci également moyens, cependant, que nous finissons avec un numéro sensiblement plus grand des composés.

C'est, en partie, parce que des composés contribués par interférence de mouvement propre et/ou de produit chimique sont séparés des composés d'intérêt. Dans cette étude, nous pouvions augmenter le nombre de composés que nous visions approximativement de 30 (suivre des méthodes conventionnelles) approximativement à 70 (suivre des méthodes multidimensionnelles). C'est beaucoup plus l'information que nous avons eu au sujet de nos échantillons précédemment, et nous employons cela pour aviser les prochaines étapes du travail.

Utilisant GCxGCx-MILLISECONDE les informations complémentaires aprovided au sujet du crédit d'image post mortem de microbes : Shutterstock/Pailista

Quelle indemnité le filtrage de rapport (FR) de Fisher a-t-il fournie dans cette étude ?

Quand nous travaillons avec des séparations multidimensionnelles, nous sommes chanceux pour obtenir plus d'informations sur nos échantillons. Malheureusement, cependant, il signifie également que nous avons plus d'information à tamiser. Le défi devient déterminant quels composés sont ceux qui sont importants pour différencier votre échantillon provenant d'autres types d'échantillons. Nous devons figurer à l'extérieur qui des composés sont les plus importants.

L'opération de filtrage de rapport de Fisher nous permet de sonder nos caractéristiques et de déterminer quels composés sont significatifs plutôt qu'étant contribué par des interférences de mouvement propre ou de produit chimique. Nous obtenons le luxe pour limiter notre ensemble de données seulement aux composés qui sont les plus importants, plutôt que doivent « prennent ce que nous pouvons voir » avec des méthodes conventionnelles. Souvent, ceci signifie que nous finissons avec une liste plus courte de composés dans notre profil, mais ce ne sera pas la même liste de composés que nous aurions eus si nous employions une technique conventionnelle avec la basse résolution.

Comment allez-vous définir davantage des filtres de franc afin de fournir des directives pour la future recherche ?

Nous travaillons avec des normes chimiques et représentons les défis simulés qui pourraient entraver l'efficacité de l'opération de filtrage de rapport de Fisher. Ceci signifie essentiellement que nous produisons de faux échantillons avec les problèmes que nous rencontrons dans les échantillons réels ainsi nous pouvons voir si nous enregistrons de manière trompeuse des composés en tant qu'étant significatifs quand en fait ils ne sont pas.

Quand nous employons les mélanges simulés, nous pouvons régler la concentration des composés, ainsi nous savons si le composé est marqué comme significatif. Ceci avisera comment le filtre de rapport de Fisher devrait être utilisé avec des caractéristiques multidimensionnelles de COV dans les scénarios où ces défis sont présents, signifiant qu'il nous aidera éventuellement à être plus précis dans les profils chimiques que nous enregistrons.

Pourquoi pouvant améliorer des stratégies de réduction de caractéristiques améliorent l'adoption de la chromatographie gazeuse bidimensionnelle complète (GC×GC) en sciences biologiques ?

Le plus grand avantage de fonctionner avec la chromatographie multidimensionnelle est que vous pouvez obtenir plus de caractéristiques au sujet de votre échantillon. Il est également l'un des défis les plus grands. Quand nous augmentons la quantité de caractéristiques que nous avons au sujet d'un échantillon, le défi devient comment nous traitons cette caractéristique.

La réduction de caractéristiques n'est pas exécutée pour rendre l'ensemble de données plus petit. Le but est de limiter l'ensemble de données aux variables qui sont importantes et d'enlever la caractéristique qui n'est pas. La capacité de se concentrer sur les composantes les plus signicatives d'un échantillon signifie que nous pouvons employer l'information la plus importante dans des questions de réponse d'importance biologique.

Où a pu plus plus loin rechercher dans cet inducteur nous prennent ?

Nous travaillons actuel à différentes cultures microbiennes sur l'agar nutritif normal. C'est loin du scénario dans lequel les microbes post mortem existent dans les communautés sur se décomposer reste. Pendant que le travail évolue, nous espérons introduire graduellement des niveaux plus élevés de complexité, tels que des combinaisons des substances et des différentes sources nutritives.

Ceci établira notre connaissance graduellement et nous aider à rapporter des caractéristiques de nouveau aux caractéristiques que nous avons sur se décomposer restent. Nous devons commencer des couches simples et de construction de la connaissance. Les cotisations microbiennes sont le plus grand chaînon manquant à ce que nous connaissons actuel l'odeur de décomposition, et elle requerra beaucoup d'études comparatives avant que nous puissions entièrement comprendre ces interactions complexes.

Crédit d'image : Shutterstock/Likoper

Qu'espérez-vous gagner de Pittcon 2020 avec votre recherche et exposé ?

J'espère communiquer l'importance de comporter la recherche analytique principale avec la recherche rigoureuse d'application basée. Le travail que nous effectuons avec GC×GC excite, mais éventuel je veux employer ma connaissance de la technique pour aider des gens à adopter la technique ainsi ils peuvent accomplir leurs propres objectifs d'analyse.

J'aimerais contribuer à cette technique étant adoptée dans des endroits neufs et fournir des caractéristiques sur la façon dont il peut être avantageux pour différents utilisateurs. J'espère également apprendre plus ! Aux conférences, je suis toujours désireux d'agir l'un sur l'autre avec les gens qui traitent les problèmes assimilés à mon travail mais emploie différentes techniques, approches statistiques, ou stratégies d'évaluation. Je recherche toujours les idées neuves que nous pouvons nous appliquer à notre travail.

Au sujet de Katelynn Perrault - université de Chaminade de Honolulu

M. Katelynn Perrault est un professeur adjoint des sciences légales et de chimie à l'université de Chaminade de Honolulu. Il se spécialise dans l'élaboration de la méthodologie de GC×GC pour la caractérisation complète des odeurs.

M. Perrault est l'investigateur principal du laboratoire de la chimie légale et de Bioanalytical, qui est supportée au travers de plusieurs concessions, subventions de base, et support fédéraux d'industrie. M. Perrault se spécialise dans l'analyse de l'odeur de décomposition pour la recherche et la guérison légales, et les nombreux chercheurs d'étudiant préparant une licence de mentors en tant qu'élément de elle ont intégré l'enseignement et le programme de recherche.

Ses intérêts actuels comprennent la production d'odeur à partir des microbes post mortem, développement des flux de travail informatiques de GC×GC pour le dépistage à canal double, introduisant l'adoption de GC×GC dans les sciences légales, et produisant le curriculum de GC×GC à enseigner dans des classes de chimie d'étudiant préparant une licence.

Ce matériau est basé lors du travail supporté par le National Science Foundation sous Grant le numéro 1752607. Toutes les avis, découvertes, et conclusions ou recommandations exprimées en ce matériau sont ceux des auteurs et ne réfléchissent pas forcément les points de vue du National Science Foundation

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