Wanneer potentieel DNA-bewijs - zeg, van een aanrandingszaak - wordt voor analyse naar een forensisch laboratorium gestuurd, de wetenschappers staan ​​vaak voor de tijdrovende uitdaging om uit te zoeken welk DNA-profiel van het slachtoffer en welk van de crimineel afkomstig is.

"Forensische wetenschappers moeten veel tijd besteden aan de achterkant van het analysegedeelte om te proberen te ontrafelen welk DNA-profiel van welke persoon op elke genetische locus kwam, " zei Tracey Dawson Cruz, doctoraat, universitair hoofddocent en voorzitter van de afdeling Forensic Science van het Virginia Commonwealth University College of Humanities and Sciences. "Dit is van oudsher een van de meest uitdagende problemen in forensisch DNA."

Een nieuw proces dat wordt ontwikkeld door VCU forensische wetenschap en natuurkunde onderzoekers kan het proces gemakkelijker maken.

Dawson Cruz, samen met Sarah Seashols-Williams, doctoraat, assistent-professor forensische wetenschappen, en Joseph Reiner, doctoraat, universitair hoofddocent bij het departement Natuurkunde, hebben ontdekt dat een "optisch pincet" - een compacte, sterk gefocuste laserstraal die een immersieobjectief gebruikt op een omgekeerde microscoop om een ​​optische val te creëren - is effectief in het scheiden van gemengde cellen, zoals sperma en vaginale cellen, binnen een oplossing.

"Bij aanrandingszaken, je hebt vaak zaadcellen gemengd met veel andere celtypen, " Zei Reiner. "Het is gemakkelijk om een ​​zaadcel onder een microscoop te identificeren. Dus nemen we ons laserpincet en gebruiken ze om de zaadcellen eruit te pikken en te isoleren van de andere celtypes. Na dit, we kunnen ze extraheren voor DNA-analyse."

Het team heeft een paper geschreven, "Optisch pincet als een effectief hulpmiddel voor isolatie van spermatozoa uit gemengde forensische monsters, " dat laat zien hoe het proces werkt en laat zien dat misdaadlaboratoria een consistent volledig DNA-profiel kunnen verkrijgen van slechts 50 zaadcellen met pincet. Het artikel zal worden gepubliceerd in een volgende uitgave van het tijdschrift PLOS One .

"Omdat [het proces] handmatig is, het is echt belangrijk dat we het aantal individuele cellen instellen dat uit het mengsel moet worden gehaald. Want als dat heel hoog is, dan kan de tijd onbetaalbaar zijn, het kan een te lang proces zijn voor een laboratorium om te willen doen, " zei Dawson Cruz. "Dus de bevinding dat je maar 50 zaadcellen nodig hebt, is best goed."

Eerder onderzoek waarbij een optisch pincet op forensische monsters werd gebruikt, werd tien jaar geleden uitgevoerd, en dan waren er 500 zaadcellen nodig om een ​​volledig profiel te ontwikkelen.

"Het veld is enorm verbeterd in termen van gevoeligheid, "Zei Seashols-Williams. "Daarom vonden we dit zo'n interessant project. De verhoogde gevoeligheid maakt optische pincetten nu echt levensvatbaarder dan 10 jaar geleden."

Het team toonde ook aan dat een volledige, single-source DNA-profiel werd bereikt door spermacellen te isoleren via optische trapping uit een mengsel van sperma en vaginale epitheelcellen.

"Op basis van deze resultaten optische pincetten zijn een haalbare optie voor forensische toepassingen zoals scheiding van gemengde populaties van cellen in forensisch bewijs, ', schreef het team in de krant.

Nu het team heeft aangetoond dat het proces werkt, hun volgende doel is om het te koppelen aan een microchipapparaat waarmee forensische wetenschappelijke laboratoria het gemakkelijk kunnen toepassen op hun dagelijkse werk met het analyseren van DNA-bewijs.

"We hebben al een proof of concept laten zien dat je deze cellen kunt scheiden, "Zei Seashols-Williams. "Als het vereenvoudigd is, Ik denk dat laboratoria vatbaar zijn om het te implementeren. Onze uitdagingen op dit moment zijn het overbrengen van de cellen naar de DNA-workflow. Daarom willen we dit alles-in-één apparaat, zodat het vereenvoudigd is en we geen cellen verliezen bij de overdracht."

Het team is ook van plan om optische pincetten toe te passen op forensisch bewijs dat verder gaat dan sperma en vaginale epitheelcellen.

"We breiden het project uit om cellen met andere morfologieën te bekijken, " zei Seashols-Williams. "Je weet waarschijnlijk dat rode bloedcellen geen DNA hebben. Ze hebben geen kern. Dus de belangrijkste bron van uw DNA in bloed zijn witte bloedcellen. Als we kijken naar een bloedmonster gemengd met aanraakcellen of vaginale cellen, voor ons zou het ook erg nuttig kunnen zijn om de witte bloedcellen eruit te halen en ze te isoleren van de andere componenten.

"Dus we denken dat we de soorten cellen kunnen uitbreiden waarvoor optische pincetten kunnen worden gebruikt, " ze zei.