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法庭科学新技术:通过牙齿判断性别!

时间:2019-10-15  来源:互联网 


加州大学戴维斯分校Glendon Parker教授(左)和博士后研究员Tamy Buonasera (右) 正在研究样本。Parker的实验室可以基于从头发、牙齿和指纹遗留物中提取的微量蛋白质来做个体识别。该技术可应用于人类学和法庭科学领域。


DNA物证技术已经使法庭科学发生了革命性的变化,协助破获了众多积案,并将犯罪嫌疑人绳之以法或让无辜的人免除罪责。该技术同样帮助了考古学家和人类学家研究古人或人类祖先的遗骸。

 

但是DNA的分子结构相对脆弱,当样本非常陈旧,已经降解时,传统DNA检验将非常困难。由此,蛋白质组学技术-----一种分析蛋白质的新型技术手段,应运而生。通过从蛋白质片段中读取氨基酸的排列顺序,科学家能够反向推断生成蛋白质的DNA序列。

 

Glendon Parker教授说,“蛋白质组学技术是一种当没有DNA可用时能够读取DNA信息的技术。蛋白质相对DNA要稳定的多,而且目前的蛋白质检测技术已经非常成熟”。

 

Parker的实验室正与人类学家Jelmer Eerkens 教授、环境毒物学家Robert Rice教授和加州大学戴维斯分校基因组中心的蛋白质组学核心实验室负责人Brett Phinney密切合作,将蛋白质组学技术应用于法庭科学和人类学领域。

 

蛋白质组学技术可应用于陈旧检材和降解检材的检验,并可支撑DNA检验的结果。Parker教授坦言,正如基因组技术一样,该领域也得益于快速发展的蛋白质测序和计算技术。

 

蛋白质是由氨基酸单元链接而成的,而氨基酸则由DNA负责编码。目前已知的自然形成的氨基酸有20种。DNA的每三个碱基决定一个具体的氨基酸,因此通过读取DNA序列可以了解组成相应蛋白质的氨基酸序列。同样,通过读取氨基酸序列能够反推DNA序列,并与已知的蛋白质和基因数据做比对。

 

Parker实验室的设备能够分析低至50纳克的蛋白,而1英寸的人体头发包含100微克的蛋白。头发是犯罪现场经常发现的物证,几乎不含有DNA,但包含足够量的蛋白(多数是角蛋白)。通过观察角蛋白中氨基酸的变化,研究人员能够确认单核酸多态性。这些信息能够用于人员个体识别并可获得祖先的信息。

 

Parker团队的研究表明,虽然身体上不同部位的毛发存在一定的差异,但是这些差异对于身份识别基本上没有影响。此外,老化、染色、漂白等对于多肽信息也没有影响。该研究成果于2019年3月发表在《国际法庭科学:遗传学》(Forensic Science International: Genetics.)


 

从牙齿判断性别


对于人类学家而言,骨骼和牙齿是了解人体过去的一扇窗口,但是其DNA含量则非常少。Parker实验室的研究人员开发了一种基于单个牙齿确认个体生物学性别的方法。

 

牙齿包含一种叫做“釉原蛋白”的蛋白质,该蛋白质正好位于决定性别的X和Y染色体上。如果牙齿包含釉原蛋白-Y, 那它一定来源于带有XY的染色体的个体,因此极有可能是雄性生物。

 

该实验室通过比对测试,牙齿蛋白质分析灵敏度相对于DNA或骨骼检验对于性别的确认灵敏度更高且更可靠。这个研究的论文已于去年在《考古科学杂志》(Journal of Archaeological Science)发表,后续的相关工作也在博士后研究员Tammy Buonasera的指导下开展。

 

在发表于20195月份《国际法庭科学:遗传学》(Forensic Science International: Genetics)的论文中,该研究团队还展示了从指纹遗留成分中极有能够获得足够的蛋白质成分对个体进行识别的研究成果。 Parker表示,核心是如何找到及提取样本,而不是设备的灵敏性。

 

Parker教授希望法医蛋白质组学技术能够走出实验室应用于实际案件检验。他说该技术在广泛应用前需要进行足够的验证实验,但他希望一年内那些黑盒子能够得到确认和检验。比如首先应用于已经做过DNA和其他证据检验的性侵悬案中。

 

Parker教授说,我们正在争取获得法庭科学机构的兴趣,与我们一道参与到这项研究工作中。

 

该实验室的部分研究由国家司法机构、健康机构以及国家科学基金支持。


本文编译自Andy Fell 在2019年9月在《科学和技术》(Science & Technology)发表的文章Forensic Proteomics, a New Tool for Crime Labs and Anthropology

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