Quando un team di ricercatori guidato dal Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ha sviluppato un nuovo metodo di identificazione biologica che sfrutta le informazioni codificate nelle proteine, pensavano che potesse avere più applicazioni.

Quasi due anni dopo, si sono rivelati giusti.

A settembre 2016, Gli scienziati del LLNL hanno annunciato di aver sviluppato un modo statisticamente convalidato per utilizzare i marcatori proteici dei capelli umani per identificare le persone e collegare gli individui alle prove.

Ora hanno trovato un secondo modo per utilizzare i marcatori proteici del tessuto umano per l'identificazione, questa volta dalle ossa. Il loro lavoro è descritto in un articolo pubblicato online da Internazionale di scienze forensi , un giornale con sede ad Amsterdam.

"Uno degli aspetti più interessanti di questa ricerca è che cerca di fornire una metodologia oggettiva completamente nuova per l'identificazione umana, " ha detto il chimico LLNL Brad Hart, il direttore del Forensic Science Center di LLNL e coautore del documento.

"È fondamentale che la comunità scientifica forense espanda la suite di strumenti oggettivi disponibili che consentono di esprimere i risultati forensi con rigore statistico. L'espansione dell'approccio proteomico per includere il tessuto osseo promette un maggiore potenziale per determinare l'identità dei resti recuperati da ambienti difficili e circostanze."

La nuova tecnologia dei marcatori proteici affronta un rapporto del Consiglio nazionale delle ricerche del 2009 sulla scienza forense che descriveva in dettaglio i punti deboli di molti approcci attuali e segnalava l'urgente necessità di nuovi metodi forensi basati sulla scienza.

I ricercatori di Livermore considerano l'avanzamento del marcatore proteico come uno strumento aggiuntivo per la comunità scientifica forense e un complemento al DNA, che è il gold standard per l'identificazione umana, ma fragile in diversi modi.

"L'uso di marcatori proteici dei capelli umani e ora delle ossa può integrare le tecniche esistenti basate sul DNA, " ha detto il chimico del laboratorio e co-autore di carta Deon Anex. "Può essere particolarmente prezioso se il DNA è mancante o compromesso".

Un altro membro del team LLNL, la biochimica Katelyn Mason, l'autore principale del giornale, ha osservato:"Questo è il primo manoscritto che descrive il rilevamento e la convalida di marcatori proteici dalle ossa umane. I risultati mostrano che questo approccio può fornire un nuovo potente strumento per la scienza forense".

Oltre a Hart, Anex e Mason, altri coautori del documento sono Glendon Parker, che in precedenza ha lavorato a Livermore ed è ora professore associato aggiunto presso l'Università della California, Dipartimento di tossicologia ambientale di Davis; e Todd Grey, che è andato in pensione dall'Ufficio del medico legale dello Utah.

Nel nuovo studio, il team ha esaminato campioni di ossa costali di 10 individui recentemente deceduti - cinque maschi e cinque femmine - di origine europea-americana, trovare un totale di 35 diversi marcatori proteici.

Utilizzando le loro attuali dimensioni del campione, i ricercatori hanno trovato abbastanza marcatori per fornire un modello unico per un individuo che distinguerebbe quella persona in intervalli da 1 su 6 persone a 1 su 42, 000 persone.

Sebbene nello studio siano stati utilizzati campioni di osso costale, si ritiene che qualsiasi tipo di osso umano possa essere utilizzato per identificare le persone o collegarle a prove.

Mentre Hart vede i marcatori proteici dei capelli umani come marcatamente più preziosi per identificare le persone o collegarle alle prove, l'uso di marcatori di proteine ​​ossee potrebbe aiutare con l'identificazione umana nei casi in cui non ci sono altre prove.

"C'è intrinsecamente meno variabilità genetica nelle proteine ​​presenti nelle ossa rispetto ai capelli umani, "Ha detto Hart. "Allo scopo di identificare le persone o collegarle a prove, le proteine ​​dei capelli sono più preziose.

"Ciò nonostante, ci sono situazioni in cui il tessuto osseo può essere tutto ciò che è disponibile e per quei casi potrebbe non esserci altro modo per identificare i resti umani".

Di conseguenza, una possibile importante applicazione per l'utilizzo di marcatori proteici da ossa umane potrebbe essere quella di aiutare a determinare l'identità dei resti parziali di eventi catastrofici, come incidenti aerei, incendi o gli attacchi terroristici dell'11 settembre.

Il team di ricerca di Livermore ritiene che i marcatori proteici delle ossa potrebbero essere utili su scale temporali archeologiche, come 250 anni o più, come è stato dimostrato con i marcatori proteici dei capelli umani.

Mentre il DNA nucleare è stato utilizzato dalle forze dell'ordine per più di tre decenni e vanta vasti database, lo sviluppo dell'uso di marcatori proteici da capelli e ossa umani è ancora agli inizi.

Però, i ricercatori possono prendere marcatori biologici osservati associati alla variazione genetica nelle proteine ​​dei capelli e delle ossa e correlarli a specifiche mutazioni del DNA negli individui, che potrebbe essere utile fino allo sviluppo di database di marcatori proteici.

Attualmente, la preparazione del campione, il tempo di esecuzione dello strumento e il periodo di analisi per il metodo di identificazione delle proteine ​​richiedono circa 2 giorni e mezzo, Anex ha detto, notando che il team si aspetta che i costi siano competitivi con altre tecnologie simili.

Le proteine ​​sono lunghe catene molecolari formate da amminoacidi, i mattoni fondamentali della vita. Il DNA è il modello o modello che il corpo utilizza per produrre proteine.

Nella ricerca, i marcatori proteici utilizzati dagli scienziati erano varianti nelle proteine ​​risultanti da sostituzioni di amminoacidi che derivano da mutazioni del DNA e sono note come polimorfismi di singoli amminoacidi (SAP).

Utilizzando il processo sviluppato da LLNL, le proteine ​​vengono prima estratte da un campione osseo e scomposte in catene di amminoacidi più corte, chiamati peptidi. I ricercatori utilizzano quindi la spettrometria di massa-cromatografo liquido per separare, rilevare e quantificare le sequenze peptidiche.

I risultati vengono confrontati con un database di sequenze proteiche per identificare SAP noti presenti nel campione. Dati i dati sulle frequenze di ciascuna corrispondente mutazione del DNA, i ricercatori possono ricavare informazioni identificative e determinare l'origine biogeografica della persona che ha fornito un campione.

Oltre a sviluppare modi per utilizzare i marcatori proteici di capelli e ossa per identificare le persone, I ricercatori di Livermore stanno anche lavorando per mostrare la fattibilità di un terzo uso di marcatori proteici, dalle cellule epiteliali sparse.

"Gli scienziati forensi sfruttano il DNA dalle prove tattili, come le impronte digitali. Quelle impronte digitali contengono anche cellule epiteliali sparse che riteniamo possano essere utilizzate per identificare le persone, "Ha detto Hart.

Il lavoro dei membri del team per valutare e utilizzare i marcatori proteici dei capelli umani ha fatto molta strada da quando hanno annunciato per la prima volta la svolta nel settembre 2016, Ha sottolineato Hart.

Utilizzando le loro attuali dimensioni del campione, i ricercatori ora sono in grado di trovare abbastanza marcatori distintivi per fornire un modello unico per un individuo che distinguerebbe quella persona in una popolazione di 1 miliardo di persone.

Attuale finanziamento della ricerca per $ 200, 000 proviene dal programma di ricerca e sviluppo diretto dal laboratorio di LLNL, che supporta ad alto rischio, progetti potenzialmente ad alto profitto all'avanguardia della scienza e della tecnologia.