Использование ДНК в судебной энтомологии - Use of DNA in forensic entomology

Часть серия на
Криминалистика
Двойная спираль ДНК horizontal.png
Статьи по Теме

Использование ДНК в судебной энтомологии относится к фокусу судебной экспертизы на одном из трех аспектов судебная энтомология: городской, хранимый продукт и врач-преступник энтомологии. Эта статья посвящена медико-криминальной энтомологии и анализу ДНК у различных кровососущих насекомых.

Судебная энтомология - очень важный аспект для правоохранительных органов. Благодаря огромному количеству информации, которую можно собрать, исследователи могут более точно определить время смерти, местонахождение, как долго тело находилось в определенной области, перемещалось ли оно, и другие важные факторы. В результате судебная энтомология может использоваться сотрудниками правоохранительных органов в качестве инструмента во многих случаях.

Извлечение кровяной муки

Извлечь кровяную муку из брюшной полости насекомого для выделения и анализа ДНК, насекомое необходимо сначала убить, поместив его в 96% этиловый спирт. Убитое насекомое может храниться при -20 ° C до анализа. Когда наступает время для анализа, ДНК необходимо извлечь, рассекая задний конец брюшной полости и собирая 25 мг ткани. Надрез в брюшной полости следует делать бритвенным лезвием как можно ближе к задней части живота, чтобы избежать попадания в живот.[1] Используя набор для экстракции ДНК, ДНК извлекается из ткани. Если ДНК смешана с образцами более чем одного человека, она отделяется с использованием праймера для конкретных видов. После извлечения и выделения образец ДНК проходит через полимеразной цепной реакции (ПЦР), амплифицируется и идентифицируется.

ПЦР работает путем анализа видоспецифичных митохондриальная ДНК. ПЦР в настоящее время является наиболее часто используемым методом определения видов. Это происходит из-за того, что он очень чувствителен, так как требует лишь небольшого количества биологического материала, а также может использовать не очень свежий материал. Образец можно заморозить и сохранить, оставив его пригодным для дальнейшей ПЦР.

ДНК требуется один час, чтобы достичь брюшка насекомого, поэтому ДНК можно амплифицировать через один-сорок четыре часа после кормления насекомого. Некоторые исследования показывают, что источник пищи с кровью можно определить через два месяца после кормления.

Чтобы амплифицировать ДНК, ее необходимо сначала денатурировать, подвергнув ее воздействию температуры 95 ° C в течение одной минуты, а затем провести тридцать циклов по тридцать секунд воздействия 95 ° C. Затем денатурированная ДНК смешивается со специфическим праймером. А хроматограф проводится на 2% агарозном геле, окрашивается и просматривается с помощью УФ-флуоресценции. ДНК идентифицируется путем поиска повторяющихся элементов, специфичных для генома, и сравнения ее с известными примерами.

Гематофаги, важные для судебной медицины

Люди постоянно питаются гематофаг (кормление кровью) насекомые. Проглоченную кровь можно собрать и использовать для идентификации человека, у которого она была взята. Следы укусов и реакции на укусы можно использовать, чтобы поместить человека в место, где обитают эти насекомые.

Отряд Diptera

Среди мух следующие (Двукрылые ) были использованы:[2]

  • Комары, Семья Culicidae
    Из-за непостоянных привычек питания москиты могут предоставить ценные доказательства ДНК.[3] Мультиплексная ПЦР позволяет надежно идентифицировать укушенных особей всего от одного комара,[4] даже через несколько дней после приема пищи с кровью.[5][6] Насекомых необходимо будет собрать как можно скорее из-за высокой подвижности насекомых, переваривания потребленной крови (деградация ДНК) и многократного кормления, хотя мертвые особи также являются потенциально ценным источником доказательств ДНК.[7] Исследования сосредоточены на комарах из-за его широкого присутствия и склонности к питанию людьми.
  • Кусающие мошки, Семья Ceratopogonidae
  • Мухи цеце, Семья Glossinidae
  • Овцы кеды, Семья Бегемоты
  • Конюшня и рог летает, Семья Muscidae
  • Песчаные мухи, Семья Psychodidae, Подсемейство Phlebotominae
  • Бекас летит, Семья Rhagionidae
  • Черные мухи, Семья Simuliidae
  • Слепни, Семья Табаниды

Отряд Siphonaptera

Здесь перечислены блохи, с которыми обычно сталкиваются люди, которые потенциально могут быть использованы для идентификации ДНК.

Отряд Hemiptera

Cimex lectularius является облигатный паразит людей. Тестирование выборки популяции постельных клопов и проверка на укусы могут выявить возможных недавних посетителей строения, поскольку они кормятся примерно раз в неделю в умеренных условиях.[8] Недавнее возрождение популяций клопов в Северной Америке, а также растущий интерес к области судебной экспертизы могут доказать, что клопы являются полезным инструментом расследования.[9] Недавние исследования показали, что человеческая ДНК может быть восстановлена ​​у клопов в течение 60 дней после кормления, что демонстрирует потенциальное использование этого насекомого в судебной энтомологии. [10][11]

Отряд Phthiraptera

Вши могут быть индикаторами контакта с другим человеком. Многие виды, тесно связанные с людьми, могут легко передаваться от одного человека к другому. В лабораторных условиях была продемонстрирована ДНК-идентификация нескольких людей, употребляющих пищу с кровью тельца и головных вшей.[12]

Подотряд Anoplura

Другие членистоногие

Заказать Ixodida

Из-за малой вероятности клеща отсоединение и падение на землю на месте преступления, они могут оказаться не очень полезными, несмотря на большое количество крови и лимфа они глотают. Однако, если набухший клещ будет обнаружен в интересующей области, он, вероятно, будет содержать достаточно генетического материала для идентификации.

Анализ собранной ДНК

ДНК-идентификация видов может быть очень полезным инструментом в судебной энтомологии.[13] Хотя он не заменяет традиционную идентификацию видов посредством визуальной идентификации, его можно использовать для различения двух видов с очень похожими или идентичными физическими и поведенческими характеристиками.[14]Тщательная идентификация разновидность перед попыткой анализа ДНК необходимо использовать обычные методы. Эту ДНК можно получить практически из любой части насекомого, включая тело, ногу, щетинки, усики и т. Д. В мире описано около миллиона видов, и многие другие еще не идентифицированы. Проект под названием "штрих-код жизни "был запущен Dr. Пол Д. Н. Хеберт, где он идентифицировал ген, который используется в клеточное дыхание у всех видов, но отличается у каждого вида. Эта разница в последовательности может помочь энтомологам легко идентифицировать два похожих вида.

Секвенирование ДНК в основном выполняется в три этапа: полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующей реакцией секвенирования, затем гель электрофорез. ПЦР - это шаг, который расщепляет длинную цепочку хромосомы на гораздо более короткие и работоспособные части. Эти кусочки используются как шаблоны для создания набора фрагментов. Эти фрагменты отличаются друг от друга по длине на одно основание, что помогает при идентификации. Затем эти наборы фрагментов разделяют гель-электрофорезом.[15] В этом процессе используется электричество для разделения фрагментов ДНК по размеру при их движении через гелевую матрицу. В присутствии электрического тока отрицательная цепь ДНК движется к положительному полюсу тока. Меньшие фрагменты ДНК проходят через поры геля намного легче / быстрее, чем более крупные молекулы. В нижней части геля фрагменты проходят через лазерный луч, который излучает определенный цвет в зависимости от проходящей основы.

Рекомендации

  1. ^ Писарро, Хуан и др. «Метод идентификации кровяной муки морской свинки в переносчике болезни Чангаса, Triatoma infestans» в Kinrtoplastid Biol Dis., V. 6, 2007.
  2. ^ Гибсон Дж., Торр С.Дж. (1999) Визуальные и обонятельные ответы кроветворных двукрылых на раздражители хозяина. Медицинская и ветеринарная энтомология: Том 13: стр 2-23
  3. ^ С. Спиталери, К. Романо, Э. Ди Луиз, Э. Джинестра, Л. Сараво, Генотипирование ДНК человека, полученного от комаров, обнаруженных на месте преступления, Int. Congr. Сер. 1288 (2006) 574–576.
  4. ^ Курик, Горан; Герцог, Раджна; Врселя, Звонимир; Вагнер, Ясенка (2014). «Идентификация человека и количественная оценка ДНК человека, полученного от комаров (Culicidae)». Forensic Science International: генетика. 8 (1): 109–112. Дои:10.1016 / j.fsigen.2013.07.011. PMID  24315597.
  5. ^ Чоу-Шаффер, Э; Сина, Б; Хоули, Вашингтон; Де Бенедиктис, Дж .; Скотт, TW (2000). «Лабораторная и полевая оценка криминалистического анализа ДНК на основе полимеразной цепной реакции для использования в идентификации источников Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) из крови человека». Журнал медицинской энтомологии. 37 (4): 492–502. Дои:10.1603/0022-2585-37.4.492. PMID  10916289.
  6. ^ Курик, Горан; Герцог, Раджна; Врселя, Звонимир; Вагнер, Ясенка (2014). «Идентификация человека и количественная оценка ДНК человека, полученного от комаров (Culicidae)». Forensic Science International: генетика. 8 (1): 109–112. Дои:10.1016 / j.fsigen.2013.07.011. PMID  24315597.
  7. ^ Spitaleri, S .; Romano, C .; Луиза, Э. Ди; Ginestra, E .; Сараво, Л. (2006). «Генотипирование ДНК человека, полученного от москитов, обнаруженных на месте преступления». Int. Congr. Сер. 1288: 574–576. Дои:10.1016 / j.ics.2005.11.055.
  8. ^ Рейнхардт К., Сива-Джоти М. (2007) Биология клопов (Cimicidae). Анну. Ред. Энтомол .: Том 52, стр. 351–74.
  9. ^ "Информация о постельных клопах (идентификация, биология и контроль) "Гарвардский университет, Здоровье и безопасность окружающей среды, 2005 г. По состоянию на 19 марта 2008 г.
  10. ^ Szalanski, A.L; Austin, J.W .; McKern, J.A .; Маккой, Т .; Steelman, C.D .; Миллер, Д. (2006). "Анализ динамики постельного клопа," Cimex lectularius "L., (Hemiptera: Cimicidae), прием пищи с использованием ПЦР". Журнал сельскохозяйственной и городской энтомологии. 23: 237–241.
  11. ^ Szalanski, A.L .; Austin, J.W .; McKern, J.A .; Steelman, C.D .; Miller, D.M .; Голд, Р. (2006). «Выделение и характеристика ДНК человека от постельного клопа,« Cimex lectularius »L., (Hemiptera: Cimicidae), пища с кровью». Журнал сельскохозяйственной и городской энтомологии. 23: 189–194.
  12. ^ Мумчуоглу, Кентукки; Галлили, Н. Решеф, А; Браунер, П.; Грант, H (2004). «Использование человеческих вшей в судебной энтомологии». Журнал медицинской энтомологии. 41 (4): 803–806. Дои:10.1603/0022-2585-41.4.803. PMID  15311479.
  13. ^ Wells, J.D .; Стивенс, Дж. Р. (2008). «Применение ДНК-методов в судебной энтомологии». Ежегодный обзор энтомологии. 53: 103–120. Дои:10.1146 / annurev.ento.52.110405.091423. PMID  17685848.
  14. ^ Мэнсфилд, Бетти. "ДНК-криминалистика. "Информация о проекте" Геном человека ". 21 февраля 2008 г. 2 марта 2008 г.
  15. ^ Клуг, Уильям и Майкл Каммингс. Главное в генетике. 6-е изд. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2007.