blog

Oct 20, 2023

Solteiro

Volume de Biologia da Comunicação

Biologia da Comunicação volume 6, Número do artigo: 201 (2023) Cite este artigo

6934 acessos

29 Altmétrica

Detalhes das métricas

A identificação de indivíduos a partir de misturas biológicas para as quais eles contribuíram é altamente relevante na investigação de cenas de crime e em vários campos de pesquisa biomédica, mas, apesar das tentativas anteriores, permanece quase impossível. Aqui, investigamos o potencial de usar sequenciamento de transcriptoma de célula única (scRNA-seq), juntamente com um pipeline de bioinformática dedicado (De-goulash), para resolver esse problema de longa data. Desenvolvemos uma nova abordagem e a testamos com dados scRNA-seq que geramos de novo a partir de misturas de sangue de várias pessoas e também misturas in silico que montamos a partir de conjuntos de dados scRNA-seq individuais públicos, envolvendo diferentes números, proporções e ancestrais biogeográficos dos contribuintes. Para todas as misturas de sangue equilibradas e desequilibradas de 2 a 9 pessoas com proporções de até 1:60, conseguimos uma clara separação de célula única de acordo com os indivíduos contribuintes. Para todos os contribuintes da mistura separados, o sexo e a ascendência biogeográfica (materna, paterna e biparental) foram determinados corretamente. Todos os contribuidores separados foram corretamente identificados individualmente com certeza estatística aceitável pelo tribunal usando dados de referência de sequenciamento de exoma inteiros gerados de novo. Neste estudo de prova de conceito, demonstramos a viabilidade de abordagens de célula única para deconvoluir misturas biológicas e, subsequentemente, caracterizar geneticamente e identificar individualmente os contribuintes da mistura separada. Com mais otimização e implementação, essa abordagem pode eventualmente permitir a mudança para misturas biológicas desafiadoras, incluindo aquelas encontradas em cenas de crime.

A caracterização genética e a identificação genética individual de pessoas que contribuíram para misturas biológicas é relevante em diferentes áreas da ciência e da sociedade. Misturas biológicas com uma contribuição de mais de um indivíduo são frequentemente coletadas em cenas de crime. Em casos com perpetradores conhecidos, a identificação genética individual pode identificar um perpetrador por meio de perfis comparativos de DNA forense1, enquanto naqueles com perpetradores desconhecidos, a caracterização genética (como sexo, ancestralidade biogeográfica) pode fornecer pistas de investigação para ajudar a encontrar o perpetrador desconhecido1. A caracterização genética bem-sucedida e a identificação de indivíduos de biomateriais mistos começam com a deconvolução precisa da mistura, ou seja, a separação do biomaterial misto de acordo com os contribuintes individuais, que é o passo mais crucial, mas ao mesmo tempo o mais difícil. Apesar de várias tentativas baseadas em diferentes metodologias, as limitações na deconvolução de misturas biológicas continuam sendo um dos maiores desafios da análise forense de DNA2,3,4,5,6. Além disso, a separação de mistura também é relevante em outras áreas de pesquisa e aplicações biomédicas, por exemplo, para detectar e resolver a contaminação em culturas amplamente utilizadas de células, tecidos e organoides.

Atualmente, a técnica mais comum utilizada na deconvolução de mistura forense é a lise diferencial7, que é aplicada em misturas envolvendo células de sêmen do perpetrador do sexo masculino e células epiteliais da vítima do sexo feminino tipicamente encontradas em casos de agressão sexual por meio da análise de swabs vaginais. No entanto, a lise diferencial geralmente resulta em separação incompleta das frações de DNA masculino e feminino. Em consequência, o perfil autossômico de repetição curta em tandem (STR) resultante ainda mostra uma mistura de alelos da vítima do sexo feminino e do perpetrador do sexo masculino. Isso torna difícil, e muitas vezes impossível, separar o perfil STR do perpetrador masculino do perfil misto de DNA, mesmo que o perfil STR da vítima feminina seja conhecido a partir da análise de DNA de referência8. O direcionamento da porção específica do sexo masculino do cromossomo Y oferece ajuda, pois permite analisar especificamente STRs específicos do sexo masculino na mistura e funciona em misturas com grande acesso de DNA feminino como em material de casos de agressão sexual9. No entanto, o perfil Y-STR forense vem com a desvantagem de que na maioria das vezes não consegue diferenciar entre homens com parentesco paterno que normalmente compartilham o mesmo perfil Y-STR. Consequentemente, a probabilidade de correspondência obtida para o suspeito do sexo masculino também se aplica a seus parentes paternos do sexo masculino e, portanto, não podem ser tiradas conclusões no nível individual, conforme necessário no tribunal9. Métodos para desconvolução de perfis STR autossômicos mistos obtidos de manchas mistas com a ajuda de métodos estatísticos, como genotipagem probabilística, estão disponíveis10,11,12,13, mas seu sucesso é limitado e depende de muitos fatores12,13. Devido à sua natureza quantitativa, o uso de sequenciamento de próxima geração (NGS), também conhecido como sequenciamento massivamente paralelo (MPS), para criação de perfil STR forense fornece alguma melhoria na deconvolução de perfis STR mistos, mas seu sucesso é principalmente restrito a perfis menos complexos misturas como as de duas pessoas1. Além disso, a lise diferencial não é adequada para resolver misturas de sêmen de homens diferentes e nem para misturas que não envolvam células espermáticas.