Toen een team van onderzoekers onder leiding van Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) een nieuwe biologische identificatiemethode ontwikkelde die gebruikmaakt van informatie die is gecodeerd in eiwitten, ze dachten dat het meerdere toepassingen kon hebben.

Bijna twee jaar later, ze hebben gelijk gekregen.

In september 2016, Wetenschappers van LLNL hebben aangekondigd dat ze een op wetenschap gebaseerde, statistisch gevalideerde manier om eiwitmarkers van mensenhaar te gebruiken om mensen te identificeren en individuen aan bewijsmateriaal te koppelen.

Nu hebben ze een tweede manier gevonden om eiwitmarkers uit menselijk weefsel te gebruiken voor identificatie - dit keer van botten. Hun werk wordt beschreven in een paper dat online is gepubliceerd door Forensische Wetenschappen Internationaal , een Amsterdams tijdschrift.

"Een van de meest opwindende aspecten van dit onderzoek is dat het een volledig nieuwe objectieve methodologie voor menselijke identificatie tracht te bieden, " zei LLNL-chemicus Brad Hart, de directeur van het Forensic Science Center van LLNL en een co-auteur van het artikel.

"Het is van cruciaal belang dat de forensische wetenschappelijke gemeenschap de reeks beschikbare objectieve hulpmiddelen uitbreidt waarmee forensische resultaten met statistische nauwkeurigheid kunnen worden uitgedrukt. situatie."

De nieuwe eiwitmarkertechnologie behandelt een rapport van de National Research Council uit 2009 over forensische wetenschap waarin de zwakke punten van veel huidige benaderingen worden beschreven en waarin wordt gemeld dat er dringend behoefte is aan nieuwe op wetenschap gebaseerde forensische methoden.

Livermore-onderzoekers zien de vooruitgang van eiwitmarkers als een extra hulpmiddel voor de forensische wetenschappelijke gemeenschap en een aanvulling op DNA, wat de gouden standaard is voor menselijke identificatie, maar kwetsbaar op verschillende manieren.

"Het gebruik van eiwitmarkers van mensenhaar en nu botten kan een aanvulling vormen op bestaande technieken op basis van DNA, "zei Lab-chemicus en co-auteur van papier Deon Anex. "Het kan vooral waardevol zijn als DNA ontbreekt of aangetast is."

Een ander LLNL-teamlid, biochemicus Katelyn Mason, hoofdauteur van de krant, merkte op:"Dit is het eerste manuscript dat de detectie en validatie van eiwitmarkers van menselijke botten beschrijft. De resultaten tonen aan dat deze aanpak een krachtig nieuw hulpmiddel kan zijn voor de forensische wetenschap."

Naast Hart, Anex en Mason, andere co-auteurs van het artikel zijn Glendon Parker, die eerder bij Livermore werkte en nu adjunct universitair hoofddocent is aan de Universiteit van Californië, Davis' afdeling Milieutoxicologie; en Todd Grey, die met pensioen is gegaan bij het Utah Office of the Medical Examiner.

In de nieuwe studie het team onderzocht ribbotmonsters van 10 recent overleden personen - vijf mannen en vijf vrouwen - van Europees-Amerikaanse afkomst, het vinden van in totaal 35 verschillende eiwitmarkers.

Met behulp van hun huidige steekproefomvang, de onderzoekers hebben genoeg markers gevonden om een ​​uniek patroon voor een persoon te geven dat die persoon zou onderscheiden in een bereik van 1 op 6 personen tot 1 op 42, 000 mensen.

Hoewel in het onderzoek ribbotmonsters werden gebruikt, er wordt aangenomen dat elk type menselijk bot kan worden gebruikt om mensen te identificeren of om ze aan bewijsmateriaal te koppelen.

Terwijl Hart eiwitmarkers uit mensenhaar beschouwt als aanzienlijk waardevoller voor het identificeren van mensen of het koppelen ervan aan bewijs, het gebruik van markers voor boteiwitten zou kunnen helpen bij de identificatie van mensen in gevallen waar er geen ander bewijs is.

"Er is inherent minder genetische variabiliteit in eiwitten die aanwezig zijn in bot vergeleken met mensenhaar, Hart zei. "Om mensen te identificeren of ze aan bewijsmateriaal te koppelen, haareiwitten zijn waardevoller.

"Niettemin, er zijn situaties waarin botweefsel het enige is dat beschikbaar is en in die gevallen is er misschien geen andere manier om menselijke resten te identificeren."

Bijgevolg, een mogelijke belangrijke toepassing voor het gebruik van eiwitmarkers van menselijke botten zou kunnen zijn om de identiteit van gedeeltelijke overblijfselen van catastrofale gebeurtenissen te helpen bepalen, zoals vliegtuigcrashes, branden of de terroristische aanslagen van 9/11.

Het onderzoeksteam van Livermore gelooft dat eiwitmarkers uit botten nuttig kunnen zijn op archeologische tijdschalen, zoals 250 jaar of meer, zoals is aangetoond met eiwitmarkers uit mensenhaar.

Hoewel nucleair DNA al meer dan drie decennia door wetshandhavers wordt gebruikt en beschikt over uitgebreide databases, de ontwikkeling van het gebruik van eiwitmarkers uit menselijk haar en botten staat nog in de kinderschoenen.

Echter, onderzoekers kunnen waargenomen biologische markers nemen die zijn geassocieerd met genetische variatie in haar- en boteiwitten en deze correleren met specifieke DNA-mutaties bij individuen, wat nuttig zou kunnen zijn totdat databases voor eiwitmarkers zijn ontwikkeld.

Momenteel, de monstervoorbereiding, de looptijd van het instrument en de analyseperiode voor de eiwitidentificatiemethode zijn ongeveer 2½ dagen, Anex zei, opmerkend dat het team verwacht dat de kosten concurrerend zijn met andere vergelijkbare technologieën.

Eiwitten zijn lange moleculaire ketens gevormd uit aminozuren - de basisbouwstenen van het leven. DNA is het patroon of sjabloon dat het lichaam gebruikt om eiwitten te produceren.

In het onderzoek, de eiwitmarkers die door de wetenschappers worden gebruikt, zijn varianten in de eiwitten die het gevolg zijn van aminozuursubstituties die voortkomen uit DNA-mutaties en die bekend staan ​​als single amino acid polymorphisms (SAP's).

Met behulp van het door LLNL ontwikkelde proces, eiwitten worden eerst uit een botmonster gehaald en afgebroken tot kortere aminozuurketens, peptiden genoemd. De onderzoekers gebruiken vervolgens vloeistofchromatograaf-massaspectrometrie om te scheiden, detecteren en kwantificeren van de peptidesequenties.

De resultaten worden vergeleken met een eiwitsequentiedatabase om bekende SAP's te identificeren die in het monster aanwezig zijn. Gegeven gegevens over de frequenties van elke overeenkomstige DNA-mutatie, de onderzoekers kunnen identificerende informatie afleiden en de biogeografische herkomst bepalen van de persoon die een monster heeft verstrekt.

Naast het ontwikkelen van manieren om eiwitmarkers uit haar en botten te gebruiken om mensen te identificeren, Livermore-onderzoekers werken ook aan het aantonen van de haalbaarheid van een derde gebruik van eiwitmarkers - van afgestoten huidcellen.

"Forensische wetenschappers exploiteren DNA van tastbaar bewijs, zoals vingerafdrukken. Die vingerafdrukken bevatten ook afgestoten huidcellen waarvan we denken dat ze kunnen worden gebruikt om mensen te identificeren, ' zei Hart.

Het werk van de teamleden om eiwitmarkers van mensenhaar te beoordelen en te gebruiken, heeft een lange weg afgelegd sinds ze de doorbraak in september 2016 voor het eerst aankondigden. benadrukte Hart.

Met behulp van hun huidige steekproefomvang, de onderzoekers zijn nu in staat om voldoende onderscheidende markers te vinden om een ​​uniek patroon te geven voor een individu dat die persoon zou onderscheiden op een populatie van 1 miljard mensen.

Lopende onderzoeksfinanciering voor de $ 200, 000-project komt van het Laboratory Directed Research and Development-programma van LLNL, die een hoog risico ondersteunt, potentieel hoge uitbetalingsprojecten in de voorhoede van wetenschap en technologie.