Quando uma equipe de pesquisadores liderada pelo Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) desenvolveu um novo método de identificação biológica que explora informações codificadas em proteínas, eles pensaram que poderia ter vários aplicativos.

Quase dois anos depois, eles acabaram por estar certos.

Em setembro de 2016, Cientistas do LLNL anunciaram que desenvolveram uma base científica, forma validada estatisticamente de usar marcadores de proteína de cabelo humano para identificar pessoas e vincular indivíduos a evidências.

Agora eles descobriram uma segunda maneira de usar marcadores de proteína de tecido humano para identificação - desta vez de ossos. Seu trabalho é descrito em um artigo publicado online por Ciência Forense Internacional , um jornal baseado em Amsterdã.

"Um dos aspectos mais interessantes desta pesquisa é que ela busca fornecer uma metodologia objetiva completamente nova para a identificação humana, "disse o químico Brad Hart da LLNL, o diretor do Centro de Ciência Forense do LLNL e um co-autor do artigo.

"É fundamental que a comunidade da ciência forense expanda o conjunto de ferramentas objetivas disponíveis que permitem que os resultados forenses sejam expressos com rigor estatístico. Expandir a abordagem proteômica para incluir o tecido ósseo promete maior potencial para determinar a identidade de restos recuperados de ambientes desafiadores e circunstâncias."

A nova tecnologia de marcador de proteína aborda um relatório do Conselho Nacional de Pesquisa sobre ciência forense de 2009 que detalhou as fraquezas de muitas abordagens atuais e relatou uma necessidade urgente de novos métodos forenses baseados na ciência.

Os pesquisadores do Livermore veem o avanço do marcador de proteína como uma ferramenta adicional para a comunidade da ciência forense e um complemento para o DNA, que é o padrão ouro para identificação humana, mas frágil de várias maneiras.

“O uso de marcadores de proteína de cabelo humano e agora de ossos pode complementar as técnicas existentes baseadas em DNA, "disse o químico do laboratório e co-autor do artigo Deon Anex." Pode ser especialmente valioso se o DNA estiver ausente ou comprometido. "

Outro membro da equipe LLNL, a bioquímica Katelyn Mason, o autor principal do artigo, observou:"Este é o primeiro manuscrito a descrever a detecção e validação de marcadores de proteína de ossos humanos. Os resultados mostram que essa abordagem pode fornecer uma nova ferramenta poderosa para a ciência forense."

Além de Hart, Anex e Mason, outros co-autores do artigo são Glendon Parker, que trabalhou anteriormente em Livermore e agora é professor associado adjunto na Universidade da Califórnia, Departamento de Toxicologia Ambiental de Davis; e Todd Gray, que é aposentado do Escritório do Examinador Médico de Utah.

No novo estudo, a equipe examinou amostras de costelas de 10 indivíduos recentemente falecidos - cinco homens e cinco mulheres - de ascendência europeu-americana, encontrando um total de 35 marcadores de proteína diferentes.

Usando seus tamanhos de amostra atuais, os pesquisadores encontraram marcadores suficientes para fornecer um padrão único para um indivíduo que distinguiria essa pessoa em intervalos de 1 em 6 pessoas a 1 em 42, 000 pessoas.

Embora as amostras de osso de costela tenham sido usadas no estudo, acredita-se que qualquer tipo de osso humano poderia ser usado para identificar pessoas ou vinculá-las a evidências.

Embora Hart veja os marcadores de proteínas do cabelo humano como sendo marcadamente mais valiosos para identificar pessoas ou ligá-los a evidências, o uso de marcadores de proteína óssea pode ajudar na identificação humana nos casos em que não há outras evidências.

"Existe inerentemente menos variabilidade genética nas proteínas presentes no osso em comparação com o cabelo humano, "Hart disse." Para o propósito de identificar pessoas ou ligá-las a evidências, as proteínas do cabelo são mais valiosas.

"Apesar disso, há situações em que o tecido ósseo pode ser tudo o que está disponível e, para esses casos, pode não haver outra forma de identificar os restos mortais ”.

Consequentemente, uma possível aplicação importante para o uso de marcadores de proteína de ossos humanos poderia ser ajudar a determinar a identidade de restos parciais de eventos catastróficos, como acidentes de avião, incêndios ou os ataques terroristas de 11 de setembro.

A equipe de pesquisa de Livermore acredita que os marcadores de proteínas dos ossos podem ser úteis em escalas de tempo arqueológicas, como 250 anos ou mais, como foi demonstrado com marcadores de proteína de cabelo humano.

Embora o DNA nuclear tenha sido usado pela aplicação da lei por mais de três décadas e possua extensos bancos de dados, o desenvolvimento do uso de marcadores de proteína de cabelo e ossos humanos ainda está em sua infância.

Contudo, os pesquisadores podem pegar marcadores biológicos observados associados à variação genética nas proteínas do cabelo e dos ossos e correlacioná-los a mutações de DNA específicas em indivíduos, o que pode ser útil até que os bancos de dados de marcadores de proteína sejam desenvolvidos.

Atualmente, a preparação da amostra, o tempo de execução do instrumento e o período de análise para o método de identificação de proteína requer cerca de 2 dias e meio, Anex disse, observando que a equipe espera que os custos sejam competitivos com outras tecnologias semelhantes.

As proteínas são longas cadeias moleculares formadas a partir de aminoácidos - os blocos básicos de construção da vida. O DNA é o padrão ou molde que o corpo usa para produzir proteínas.

Na pesquisa, os marcadores de proteína usados ​​pelos cientistas têm sido variantes nas proteínas resultantes de substituições de aminoácidos que se originam de mutações de DNA e são conhecidas como polimorfismos de aminoácidos únicos (SAPs).

Usando o processo desenvolvido pelo LLNL, as proteínas são extraídas primeiro de uma amostra de osso e quebradas em cadeias de aminoácidos mais curtas, chamados de peptídeos. Os pesquisadores então usam cromatografia líquida-espectrometria de massa para separar, detectar e quantificar as sequências de peptídeos.

Os resultados são comparados a um banco de dados de sequência de proteínas para identificar SAPs conhecidos presentes na amostra. Dados dados sobre as frequências de cada mutação de DNA correspondente, os pesquisadores podem derivar informações de identificação e determinar a origem biogeográfica da pessoa que forneceu a amostra.

Além de desenvolver maneiras de usar marcadores de proteína de cabelo e ossos para identificar pessoas, Os pesquisadores do Livermore também estão trabalhando para mostrar a viabilidade de um terceiro uso de marcadores de proteína - a partir de células cutâneas perdidas.

"Cientistas forenses exploram DNA a partir de evidências de toque, como impressões digitais. Essas impressões digitais também contêm células da pele perdidas que acreditamos podem ser usadas para identificar pessoas, "Hart disse.

O trabalho dos membros da equipe para avaliar e usar marcadores de proteína de cabelo humano percorreu um longo caminho desde que anunciaram a descoberta em setembro de 2016, Hart enfatizou.

Usando seus tamanhos de amostra atuais, os pesquisadores agora são capazes de encontrar marcadores distintivos suficientes para fornecer um padrão único para um indivíduo que distinguiria essa pessoa entre uma população de 1 bilhão de pessoas.

Financiamento de pesquisa atual para US $ 200, O projeto 000 vem do programa de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido do Laboratório do LLNL, que suporta alto risco, projetos potencialmente de alto retorno na vanguarda da ciência e tecnologia.