Análise de micróbios post-mortem usando a cromatografia de gás

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

Na busca e na recuperação de sobras humanas durante desastres em massa, homicídios, e investigações das pessoas faltantes, o odor evoluído dos corpos de decomposição é crucial no processo da busca. Um contribuinte ao odor evoluído das sobras é os micro-organismos, que contribuem uma parcela dos produtos químicos liberados no ar. A nova tecnologia está sendo usada para perfilar o odor dos micróbios post-mortem para melhorar as técnicas que confiam na detecção de odor da decomposição.

Nesta entrevista, Katelynn Perrault, da universidade de Chaminade de Honolulu fala a Notícia-Médico e às ciências da vida sobre sua pesquisa em usar a cromatografia de gás Multidimensional para conseguir o perfilamento do odor de micróbios post-mortem.

Como os métodos de separação novos nos ajudam a resolver desafios críticos em aplicações bioanalytical?

Nós usamos a ciência da separação através dos campos numerosos das ciências da vida para executar a análise química (por exemplo diagnósticos, monitorização ambiental, regulamento do alimento, ciência forense biomedicáveis). A vantagem principal de usar uma técnica de separação é que nós temos a capacidade para tomar amostras complexas e para figurar para fora (1) que os produtos químicos estam presente, e (2) quanto de cada produto químico esta presente. Aquelas duas coisas permitem que nós forneçam um perfil químico da amostra. Isto não pode soar demasiado difícil, mas ao tratar as amostras incredibly complexas, estes dois trabalhos torna-se significativamente mais desafiante.

Considere uma sala pequena com somente alguns povos para dentro. É provavelmente bastante fácil conhecer o presente do número de pessoas e a identidade de cada pessoa. Pense agora sobre uma grande multidão de povos em um concerto. Esse trabalho torna-se muito mais difícil. Na química analítica, nós temos que resolver cada um composto de um outro se nós queremos conhecer o número de presente dos compostos e de suas quantidades respectivas.

As separações multidimensional novas tais como a cromatografia de gás bidimensional detalhada (GC×GC) ou a cromatografia líquida bidimensional detalhada (LC×LC) permitem que nós sejam mais bem sucedidos ao analisar amostras com complexidade alta porque nós podemos desenvolver um perfil químico mais exacto.

Crédito de imagem: Shutterstock/Alex_Traksel

Exactamente determinar o intervalo post-mortem (PMI) é importante em investigações judiciais. Pode você explicar por que?

Em muitos casos, a avaliação do intervalo post-mortem (PMI) é exigida a fim compreender a série de eventos em um caso judicial. Conhecer a informações exactas sobre quando alguém morreu as ajudas para confirmar ou refutar os álibis suspeitos, e estabelece o pedido dos eventos que conduzem à morte de um indivíduo. A família de uma vítima igualmente tiver um direito de saber como, quando, e onde seu amado morreu para ajudar no processo se afligindo.

Quando nós tivermos alguns métodos para calcular o intervalo post-mortem quando alguém tem morrido recentemente, este torna-se mais desafiante com intervalos post-mortem mais longos. Muitos estudos da pesquisa foram conduzidos para melhorar nossa compreensão de como um corpo decompor a fim melhorar nossa compreensão de que os produtos químicos poderiam potencial ser usados para calcular exactamente o intervalo post-mortem.

Uma categoria potencial de produtos químicos que foram propor no passado é o uso dos compostos orgânicos temporários (VOCs), que contribuem ao odor evoluído da decomposição permanece. Compreendendo a contribuição do micro-organismo para o perfil do VOC, nós podemos potencial melhorar nossa capacidade para prever tendências em VOCs e para usar aqueles como indicadores para calcular o intervalo post-mortem.

Recolher o odor segue no crédito de imagem da investigação da cena do crime: Shutterstock/DarkoCacic

Nas ciências forenses, como pode a sucessão microbiana post-mortem ser usada para determinar o PMI?

Há um teste padrão predizível dos micróbios em um corpo em intervalos de tempo diferentes depois da morte. Este teste padrão é referido como a sucessão microbiana. Um grande corpo de trabalho na microbiologia judicial demonstra o potencial usar estes testes padrões para calcular o intervalo post-mortem.

Conseqüentemente, compreender o VOCs evoluído por um cadáver, ligando o com o VOCs que origina dos micróbios em um corpo seria muito benéfica. O desafio encontra-se no facto de que há umas espécies microbianas numerosas que competem e que interagem em um corpo de decomposição.

Nós estamos investigando a espécie que bacteriana isolada nós sabemos somos associados com as sobras de decomposição para melhorar nossa compreensão da contribuição individual de VOCs de cada espécie. A ideia é que ao longo do tempo, nós construiremos uma base de dados de VOCs que são evoluídos da espécie microbiana post-mortem, e nós podemos eventualmente usar esses dados para interpretar a evolução do odor da decomposição.

Que o estudo do odor da decomposição contribui às investigações da morte?

A finalidade de compreender emissões temporárias dos micróbios é melhorar a compreensão sobre o odor da decomposição. O odor da decomposição é importante porque é necessário para diversas aplicações em uma investigação da morte.

Nas caixas dos homicídios, as pessoas faltantes, ou os desastres da massa, caninos da detecção do perfume são trazidos frequentemente procurarar por e encontrar o ser humano permanece. Fazem baseado assim em sua capacidade para orientar para a fonte de odor da decomposição. Se nós podemos melhorar nossa compreensão deste odor, nós podemos fornecer uma fundação científica para o sucesso dos caninos, assim como fornecemos outras recomendações sobre os auxílios de treinamento eficazes que imitarão o odor do alvo.

Há igualmente muito interesse em desenvolver os sensores portáteis que poderiam ser usados em uma maneira complementar aos caninos ou nas encenações onde os caninos não estão disponíveis. É essencial compreender que o perfil do odor da decomposição com a ciência da separação para figurar para fora que visa um dispositivo do sensor precisaria de visar. Cada estudo nós executamos ajudas nós para construir uma compreensão melhorada do odor da decomposição assim que nós podemos fornecer a informação para estas aplicações.

Crédito de imagem: Shutterstock/Couperfield

Por que você escolheu usar em particular uma técnica bidimensional detalhada da espectrometria da cromatografia-massa do gás (GC×GC-MS)? Que eram os benefícios a esta pesquisa?

Os perfis temporários do composto orgânico recolhidos das sobras de decomposição ou do metabolismo microbiano tendem a ser muito complexos. Nós temos que poder separar centenas de compostos de um outro, determinamos cada um de suas identidades, e em alguns casos, determine os compostos. Os compostos que nós visamos existem através de quase todas as classes compostas conhecidas. Além, estam presente em uma escala de concentração larga, com algum apresentam em níveis de traço e outro apresentam na abundância muito alta.

Todos estes desafios significam que o uso de uma técnica multidimensional tal como GC×GC-MS nos dá a melhor possibilidade de poder fornecer um perfil químico exacto e seguro. As análises de uma dimensão tais como a espectrometria da cromatografia-massa do gás (GC-MS) faltam frequentemente a definição e a escala exigidas para as amostras que nós analisamos.

Quando aplicando este método, contudo, você descobriu a informações adicionais sobre o perfil de micróbios post-mortem do que você teria usando métodos convencionais?

A técnica que cromatográfica multidimensional nós nos usamos, GC×GC-MS, permite que nós separem mais picos e sejam mais bem sucedidos em fornecer um perfil exacto. Isto igualmente meios, contudo, que nós terminamos acima com um número significativamente maior de compostos.

Isto está, na parte, porque os compostos contribuídos pela interferência do fundo e/ou do produto químico são separados dos compostos do interesse. Neste estudo, nós podíamos aumentar o número de compostos que nós visávamos de aproximadamente 30 (usando métodos convencionais) a aproximadamente 70 (usando métodos multidimensional). Esta é muito mais informação do que nós tivemos sobre nossas amostras previamente, e nós estamos usando aquele para informar as fases seguintes do trabalho.

Usar GCxGCx-MS aprovided a informações adicionais sobre o crédito de imagem post-mortem dos micróbios: Shutterstock/Pailista

Que benefício a filtração da relação (FR) de Fisher forneceu neste estudo?

Quando nós trabalhamos com separações multidimensional, nós somos afortunados obter mais informação sobre nossas amostras. Infelizmente, contudo, igualmente significa que nós temos mais informação a peneirar completamente. O desafio torna-se de determinação que compostos são esses que são importantes para diferenciar sua amostra de outros tipos de amostras. Nós temos que figurar para fora que dos compostos são os mais importantes.

A etapa de filtração da relação de Fisher permite que nós sondem nossos dados e determinem que compostos são significativos um pouco do que sendo contribuído por interferências do fundo ou do produto químico. Nós conseguimos o luxo limitar um pouco nossa série de dados somente aos compostos que são os mais importantes, do que têm que “tomam o que nós podemos ver” com métodos convencionais. Frequentemente, isto significa que nós terminamos acima com uma lista mais curto de compostos em nosso perfil, mas não será a mesma lista de compostos que nós teríamos se nós usamos uma técnica convencional com mais baixa definição.

Como você está indo definir mais filtros do franco a fim fornecer directrizes para a pesquisa futura?

Nós estamos trabalhando com padrões químicos e estamos criando os desafios simulados que puderam impedir a eficácia da etapa de filtração da relação de Fisher. Isto significa essencialmente que nós estamos criando amostras trocistas com os problemas que nós encontramos em amostras reais assim que nós podemos ver se nós estamos relatando falsa compostos como sendo significativos quando de facto não são.

Quando nós usamos misturas simuladas, nós podemos controlar a concentração de compostos, assim que nós sabemos se o composto for etiquetado como significativo. Isto informará como o filtro da relação de Fisher deve ser usado com dados multidimensional do VOC nas encenações onde aqueles desafios estam presente, significando que nos ajudará eventualmente a ser mais exactos nos perfis que químicos nós relatamos.

Por que podendo melhorar estratégias da redução de dados melhoram a adopção da cromatografia de gás bidimensional detalhada (GC×GC) nas ciências biológicas?

O benefício o mais grande do trabalho com cromatografia multidimensional é que você pode obter mais dados sobre sua amostra. É igualmente um dos grandes desafios. Quando nós aumentamos a quantidade de dados que nós temos sobre uma amostra, o desafio transforma-se como nós seguramos esses dados.

A redução de dados não é executada para fazer o conjunto de dados menor. A finalidade é limitar o conjunto de dados às variáveis que são importantes e remover os dados que não são. A capacidade para centrar-se sobre os componentes os mais significativos de uma amostra significa que nós podemos usar a informação a mais importante em perguntas de resposta da importância biológica.

Onde podia mais pesquisar neste campo nos tomam?

Nós estamos trabalhando actualmente em culturas microbianas individuais no ágar nutriente padrão. Isto é longe da encenação em que os micróbios post-mortem existem nas comunidades na decomposição permanecem. Enquanto o trabalho evolui, nós esperamos introduzir gradualmente uns níveis mais altos de complexidade, tais como combinações de espécies e de fontes nutrientes diferentes.

Isto construirá nosso conhecimento gradualmente e ajudar-nos a relacionar dados de volta aos dados que nós temos na decomposição permanece. Nós temos que começar camadas simples e da construção de conhecimento. As contribuições microbianas são o elo em falta o mais grande ao que nós sabemos actualmente sobre o odor da decomposição, e exigirá muitos estudos controlados antes que nós possamos inteiramente compreender estas interacções complexas.

Crédito de imagem: Shutterstock/Likoper

Que você espera ganhar de Pittcon 2020 com suas pesquisa e apresentação?

Eu espero comunicar a importância de incorporar a pesquisa analítica fundamental com a pesquisa aplicação-baseada rigorosa. O trabalho que nós fazemos com GC×GC é emocionante, mas finalmente eu quero usar meu conhecimento da técnica para ajudar povos a adotar a técnica assim que podem realizar seus próprios objetivos da análise.

Eu amaria contribuir a esta técnica que está sendo adotada em áreas novas e fornecer dados em como pode ser benéfico para utilizadores finais diferentes. Eu igualmente espero aprender mais! Em conferências, eu estou sempre ansioso para interagir com os povos que aproximam problemas similares a meu trabalho mas uso técnicas diferentes, aproximações estatísticas, ou estratégias da interpretação. Eu estou procurando sempre as ideias novas que nós podemos aplicar a nosso trabalho.

Sobre Katelynn Perrault - universidade de Chaminade de Honolulu

O Dr. Katelynn Perrault é um professor adjunto das ciências forenses & da química na universidade de Chaminade de Honolulu. Especializa-se na revelação da metodologia de GC×GC para a caracterização detalhada dos odores.

O Dr. Perrault é o investigador principal do laboratório da química judicial e de Bioanalytical, que é apoiada através de diversos concessões, subsídios da fundação, e apoio federais da indústria. O Dr. Perrault especializa-se na análise do odor da decomposição para a busca e a recuperação judiciais, e os pesquisadores numerosos do universitário dos mentores como parte dela integraram o ensino e o programa de investigação.

Seus interesses actuais incluem a produção dos micróbios post-mortem, revelação do odor dos trabalhos de processo de dados de GC×GC para a detecção de duplo canal, promovendo a adopção de GC×GC nas ciências forenses, e produzindo o currículo de GC×GC a ser ensinado em classes de química do universitário.

Este material é baseado no trabalho apoiado pelo National Science Foundation sob Grant número 1752607. Todas as opiniões, resultados, e conclusões ou recomendações expressadas neste material são aquelas dos autores e não reflectem necessariamente as ideias do National Science Foundation

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