Quando una potenziale prova del DNA, diciamo, da un caso di violenza sessuale, viene sottoposto a un laboratorio forense per l'analisi, gli scienziati devono spesso affrontare la lunga sfida di individuare quale profilo del DNA provenga dalla vittima e quale provenga dal criminale.

"Gli scienziati forensi devono dedicare molto tempo al back-end della parte di analisi cercando di deconvolure quale profilo del DNA provenga da quale persona in ciascun locus genetico, " ha detto Tracey Dawson Cruz, dottorato di ricerca, professore associato e presidente del Dipartimento di Scienze Forensi del Virginia Commonwealth University College of Humanities and Sciences. "Questo è stato storicamente uno dei problemi più impegnativi nel DNA forense".

Un nuovo processo sviluppato dai ricercatori di scienze forensi e di fisica della VCU potrebbe rendere il processo più semplice.

Dawson Cruz, insieme a Sarah Seashols-Williams, dottorato di ricerca, assistente professore di scienze forensi, e Giuseppe Reiner, dottorato di ricerca, professore associato presso il Dipartimento di Fisica, hanno scoperto che una "pinzetta ottica" - un compatto, raggio laser fortemente focalizzato che utilizza una lente dell'obiettivo ad immersione su un microscopio invertito per creare una trappola ottica, è efficace nel separare le cellule miste, come sperma e cellule vaginali, all'interno di una soluzione.

"Nel lavoro sui casi di violenza sessuale, avrai spesso spermatozoi mescolati con molti altri tipi di cellule, " Reiner ha detto. "È facile identificare uno spermatozoo al microscopio. Quindi prendiamo le nostre pinzette laser e le usiamo per prelevare gli spermatozoi e isolarli dagli altri tipi di cellule. Dopodichè, possiamo estrarli per l'analisi del DNA."

Il team ha scritto un documento, "Pinzette ottiche come strumento efficace per l'isolamento degli spermatozoi da campioni forensi misti, " che dimostra come funziona il processo e mostra che i laboratori criminali possono ottenere un profilo del DNA costantemente completo da appena 50 spermatozoi pinzettati. Il documento sarà pubblicato in un prossimo numero della rivista PLOS One .

"Poiché [il processo] è manuale, è molto importante impostare il numero di singole celle che devono essere estratte dalla miscela. Perché se è molto alto, allora potrebbe essere il tempo proibitivo, potrebbe essere un processo troppo lungo perché un laboratorio voglia intraprendere, " Ha detto Dawson Cruz. "Quindi la scoperta di aver bisogno solo di 50 spermatozoi è abbastanza buona".

La ricerca precedente che utilizzava pinzette ottiche su campioni forensi è stata condotta un decennio fa, e in quel caso erano necessarie 500 cellule spermatiche per sviluppare un profilo completo.

"Il campo è migliorato notevolmente in termini di sensibilità, " Seashols-Williams ha detto. "Ecco perché abbiamo ritenuto che questo fosse un progetto così interessante. La maggiore sensibilità rende davvero le pinzette ottiche più praticabili ora rispetto a 10 anni fa."

Il team ha anche dimostrato che un completo, il profilo del DNA a fonte singola è stato ottenuto isolando gli spermatozoi tramite intrappolamento ottico da una miscela di spermatozoi e cellule epiteliali vaginali.

"Sulla base di questi risultati, le pinzette ottiche sono una valida opzione per applicazioni forensi come la separazione di popolazioni miste di cellule in prove forensi, ", ha scritto la squadra sul giornale.

Ora che il team ha dimostrato che il processo funziona, il loro prossimo obiettivo è accoppiarlo a un dispositivo a microchip che consentirebbe ai laboratori di scienze forensi di applicarlo facilmente al loro lavoro quotidiano, analizzando le prove del DNA.

"Abbiamo già dimostrato che è possibile separare queste cellule, " disse Seashols-Williams. "Se è semplificato, Penso che i laboratori sarebbero disponibili a implementarlo. Le nostre sfide in questo momento sono il trasferimento delle cellule nel flusso di lavoro del DNA. Ecco perché vogliamo questo dispositivo all-in-one in modo che sia semplificato e non perderemo celle durante il trasferimento".

Il team sta anche pianificando di applicare pinzette ottiche a prove forensi oltre allo sperma e alle cellule epiteliali vaginali.

"Stiamo espandendo il progetto per esaminare cellule di altre morfologie, "Seashols-Williams ha detto. "Probabilmente sai che i globuli rossi non hanno il DNA. Non hanno un nucleo. Quindi la principale fonte del tuo DNA nel sangue sono i globuli bianchi. Quando osserviamo un campione di sangue misto a cellule tattili o cellule vaginali, anche per noi essere in grado di estrarre i globuli bianchi e isolarli dagli altri componenti potrebbe essere molto utile.

"Quindi pensiamo di poter espandere i tipi di celle per cui possono essere utilizzate le pinzette ottiche, " lei disse.