Padrão de metilação de DNA para fins forenses: análise de células de sangue, sêmen e saliva; e estudo de sensibilidade e especificidade

Abstract

DNA obtained from body fluids recovered from crime scenes can be used to identify the donor of the biological material but it cannot reveal the tissue source or the possible age of the donor. DNA methylation is an epigenetic modification involved in transcriptional regulation. It is known that methylation is important in cell differentiation and genomic loci are differentially methylated between tissues. Because of this, different methylation patterns between tissues and cells can provide the basis of an assay for body fluid identification. We also know that the ability to determine the age of the sample donor based on DNA would be a powerful tool for forensic investigation. Human aging is associated with epigenetic modifications such as DNA methylation. Several studies have investigated biomarkers for aging which can be used to track donor age, presenting practical implications in forensic analysis. Two genes previously found to be DNA methylation age-associated, NPTX2 and GRIA2, were tested for prediction of age in saliva and blood samples. Both age markers were hypermethylated with the increase of age. The epigenetic predicted age was calculated for both markers, with an average difference of 6. 9 years between estimated and observed ages for GRIA2 marker, and an average difference of 9. 2 years for NPTX2 marker. Other studies investigated biomarkers for identification of bodyfluids. The most common body fluids found at crime scenes are blood, semen and saliva. A set of epigenetic markers, cg-06379435, ZC3H12D and BCAS4, which produce unique and specific patterns of DNA methylation, can be used to identify these body fluid types. However, to ensure the efficiency of these epigenetic markers, developmental validation studies need to be performed to determine the conditions and limitations of this new tool for forensic analysis. When testing the markers for body fluid identification using different organisms, we did obtain positive results for certain primate samples, however all other tested species were negative. The lowest concentration consistently detected varied from 0. 1 to 10ng, depending on the locus. The method also proved to be effective when inhibitors were present in the samples or when samples were degraded by heat. In the case of mixtures, the overall methylation values varied in a consistent and predictable manner when multiple cell types were present in the same sample. Overall, the search of age markers candidates can be an important key in tracking suspects/victims in forensic investigations, and the ability to identify the biological sample using DNA would be a powerful tool. Epigenetic markers will provide the forensic community with new and improved methods to interpret the crime scene.

O DNA obtido a partir de fluidos corporais encontrados em cenas de crime pode ser usado para identificar o doador da amostra, mas não revela a fonte de tecido ou a possível idade do doador. A metilação do DNA é uma modificação epigenética envolvida na regulação da transcrição. Sabe-se que a metilação é importante na diferenciação celular e loci genômicos são diferencialmente metilados entre os tecidos. Devido a esse fato, diferentes padrões de metilação entre tecidos e células podem proporcionar a base de um ensaio para a identificação de fluido corporal. Sabe-se também que a capacidade de determinar a idade do doador de uma amostra com base no DNA seria uma ferramenta poderosa para a investigação forense. O envelhecimento humano é associado com modificações epigenéticas, como a metilação do DNA. Vários estudos investigaram biomarcadores para o envelhecimento, que podem ser usados para estimar a idade do dador, o que apresenta implicações práticas na análise forense. Dois genes, NPTX2 e GRIA2, previamente associados com idade e metilação do DNA, foram testados para predição de idade em amostras de saliva e sangue. Ambos os marcadores mostraram-se hipermetilados com o aumento da idade. A predição de idade epigenética foi calculada para ambos os marcadores, com uma diferença média de 6. 9 anos entre as idades estimadas e observadas para o marcador GRIA2, e uma diferença média de 9. 2 anos para o marcador NPTX2. Outros estudos investigaram biomarcadores para análise de fluidos biológicos. Os fluidos corporais mais comuns encontrados em cenas de crime são de sangue, sêmen e saliva. Um conjunto de marcadores epigenéticos, cg-06379435, ZC3H12D e BCAS4, que produz padrões únicos e específicos de metilação do DNA, pode ser usado para identificar estes tipos de fluidos corporais. No entanto, para assegurar a eficácia desses marcadores epigenéticos, estudos de validação precisam ser realizados para determinar as condições e as limitações desta nova ferramenta para análise forense. Em relação à especificidade ao testar os marcadores usando diferentes organismos, resultados positivos foram obtidos para algumas amostras de primatas, entretando os resultados para todas as outras espécies testadas foram negativos. Em relação à sensibilidade a concentração mais baixa detectada variou de 0,1 a 10 ng, dependendo do locus. Esse ensaio também se mostrou eficaz quando inibidores estavam presentes nas amostras ou quando as amostras foram degradadas pelo calor. No caso de misturas, os níveis de metilação variaram de maneira consistente e previsível na presença de múltiplos tipos celulares em uma só amostra. No geral, a pesquisa de marcadores de predição de idade pode ser uma chave importante na busca de suspeitos/vítimas em investigações forenses, assim como a capacidade para identificar uma amostra biológica a partir do DNA seria uma ferramenta poderosa. Marcadores epigenéticos vão proporcionar à comunidade forense métodos novos e aprimorados para interpretar a cena do crime.