När ett team av forskare under ledning av Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) utvecklade en ny biologisk identifieringsmetod som utnyttjar information kodad i proteiner, de trodde att det kunde ha flera applikationer.

Nästan två år senare, de har visat sig ha rätt.

I september 2016, LLNL-forskare meddelade att de hade utvecklat ett vetenskapsbaserat, statistiskt validerat sätt att använda proteinmarkörer från människohår för att identifiera människor och koppla individer till bevis.

Nu har de hittat ett andra sätt att använda proteinmarkörer från mänsklig vävnad för identifiering - den här gången från ben. Deras arbete beskrivs i en artikel publicerad av Forensic Science International , en tidning i Amsterdam.

"En av de mest spännande aspekterna av denna forskning är att den försöker tillhandahålla en helt ny objektiv metodik för mänsklig identifiering, "sa LLNL -kemisten Brad Hart, direktören för LLNLs Forensic Science Center och en medförfattare till uppsatsen.

"Det är kritiskt att det kriminaltekniska vetenskapssamfundet utökar paketet med objektiva verktyg som finns tillgängliga som gör det möjligt för rättsmedicinska resultat att uttryckas med statistisk noggrannhet. Att utöka det proteomiska tillvägagångssättet för att inkludera benvävnad lovar större potential för att bestämma identiteten på kvarlevor som återhämtats från utmanande miljöer och omständigheter."

Den nya proteinmarkörstekniken tar upp en rapport från National Research Council från 2009 om rättsmedicinsk vetenskap som redogjorde för svagheterna i många nuvarande tillvägagångssätt och rapporterade ett brådskande behov av nya vetenskapsbaserade rättsmedicinska metoder.

Livermore -forskare ser proteinmarkörens framsteg som ett ytterligare verktyg för det kriminaltekniska samhället och ett komplement till DNA, som är guldstandarden för mänsklig identifiering, men skör på flera sätt.

"Användningen av proteinmarkörer från människohår och nu ben kan komplettera befintliga tekniker baserade på DNA, "sa Lab-kemisten och papperets medförfattare Deon Anex." Det kan vara särskilt värdefullt om DNA saknas eller äventyras. "

En annan LLNL -teammedlem, biokemisten Katelyn Mason, tidningens huvudförfattare, noterade:"Detta är det första manuskriptet som beskriver upptäckt och validering av proteinmarkörer från mänskliga ben. Resultaten visar att detta tillvägagångssätt kan ge ett kraftfullt nytt verktyg för rättsmedicinsk vetenskap."

Förutom Hart, Anex och Mason, andra medförfattare till tidningen är Glendon Parker, som tidigare arbetat på Livermore och nu är adjungerad docent vid University of California, Davis miljöavdelning för toxikologi; och Todd Gray, som är pensionerad från Utah Office of the Medical Examiner.

I den nya studien, teamet undersökte revbenbenprov från 10 nyligen avlidna individer-fem män och fem kvinnor-av europeisk-amerikansk härkomst, hitta totalt 35 olika proteinmarkörer.

Med hjälp av deras nuvarande provstorlekar, forskarna har hittat tillräckligt med markörer för att ge ett unikt mönster för en individ som skulle skilja den personen i intervallet från 1 av 6 personer till 1 av 42, 000 personer.

Även om benbenprov användes i studien, man tror att alla typer av mänskligt ben kan användas för att identifiera människor eller koppla dem till bevis.

Medan Hart ser proteinmarkörer från människohår som betydligt mer värdefulla för att identifiera människor eller koppla dem till bevis, användningen av benproteinmarkörer kan hjälpa till med mänsklig identifiering i fall där det inte finns andra bevis.

"Det är i sig mindre genetisk variation i proteiner som finns i ben jämfört med människohår, "Hart sa." För att identifiera människor eller koppla dem till bevis, hårproteiner är mer värdefulla.

"Ändå, Det finns situationer där benvävnad kan vara allt som finns tillgängligt och för de fallen kan det inte finnas något annat sätt att identifiera mänskliga rester. "

Följaktligen, en möjlig viktig tillämpning för att använda proteinmarkörer från mänskliga ben kan vara att hjälpa till att bestämma identiteten på partiella rester från katastrofala händelser, som flygkrascher, bränder eller 9/11 terrorattackerna.

Forskargruppen i Livermore tror att proteinmarkörer från ben kan vara användbara på arkeologiska tidsskalor, till exempel 250 år eller mer, som har visats med proteinmarkörer från människohår.

Även om kärn -DNA har använts av brottsbekämpande i mer än tre decennier och har omfattande databaser, utvecklingen av att använda proteinmarkörer från människohår och ben är fortfarande i sin linda.

Dock, forskare kan ta observerade biologiska markörer associerade med genetisk variation i hår- och benproteiner och korrelera dem till specifika DNA -mutationer hos individer, vilket kan vara till hjälp tills proteinmarkördatabaser utvecklas.

För närvarande, provberedningen, instrumentdriftstid och analysperiod för proteinidentifieringsmetoden kräver cirka 2½ dagar, Anex sa:noterar laget förväntar sig att kostnaderna är konkurrenskraftiga med andra liknande tekniker.

Proteiner är långa molekylkedjor som bildas av aminosyror - livets grundläggande byggstenar. DNA är mönstret eller mallen kroppen använder för att producera proteiner.

I forskningen, proteinmarkörerna som används av forskarna har varit varianter i proteinerna som härrör från aminosyrasubstitutioner som härrör från DNA -mutationer och är kända som enkla aminosyrapolymorfismer (SAP).

Med hjälp av den LLNL-utvecklade processen, proteiner extraheras först från ett benprov och bryts ner i kortare aminosyrakedjor, kallas peptider. Forskarna använder sedan vätskekromatograf-masspektrometri för att separera, detektera och kvantifiera peptidsekvenserna.

Resultaten jämförs med en proteinsekvensdatabas för att identifiera kända SAP som finns i provet. Givet data om frekvenserna för varje motsvarande DNA -mutation, forskarna kan härleda identifierande information och bestämma det biogeografiska ursprunget för den person som lämnade ett prov.

Förutom att utveckla sätt att använda proteinmarkörer från hår och ben för att identifiera människor, Livermore -forskare arbetar också med att visa möjligheten för en tredje användning av proteinmarkörer - från hudceller.

"Kriminaltekniker utnyttjar DNA från beröringsbevis, som fingeravtryck. Dessa fingeravtryck innehåller också hudceller som vi tror kan användas för att identifiera människor, "Sa Hart.

Teammedlemmarnas arbete med att bedöma och använda proteinmarkörer från människohår har kommit långt sedan de först meddelade genombrottet i september 2016, Hart betonade.

Med hjälp av deras nuvarande provstorlekar, forskarna kan nu hitta tillräckligt med distinkta markörer för att ge ett unikt mönster för en individ som skulle skilja den personen bland en befolkning på 1 miljard människor.

Nuvarande forskningsfinansiering för $ 200, 000 -projektet kommer från LLNL:s Laboratory Directed Research and Development -program, som stöder högrisk, potentiellt högavlönade projekt i framkant inom vetenskap och teknik.