När potentiella DNA-bevis – säg, från ett fall av sexuella övergrepp – lämnas till ett rättsmedicinskt labb för analys, forskarna ställs ofta inför den tidskrävande utmaningen att reda ut vilken DNA-profil som kom från offret och vilken som kom från brottslingen.

"Rättsmedicinska forskare måste spendera mycket tid på baksidan av analysdelen för att försöka avveckla vilken DNA-profil som kom från vilken person vid varje genetiskt läge, " sa Tracey Dawson Cruz, Ph.D., docent och ordförande för institutionen för kriminalteknisk vetenskap vid Virginia Commonwealth University College of Humanities and Sciences. "Detta har historiskt sett varit ett av de mest utmanande problemen inom rättsmedicinskt DNA."

En ny process som utvecklas av VCU forensiska vetenskap och fysik forskare kan göra processen lättare.

Dawson Cruz, tillsammans med Sarah Seashols-Williams, Ph.D., biträdande professor i rättsmedicin, och Joseph Reiner, Ph.D., docent vid institutionen för fysik, har funnit att en "optisk pincett" - en kompakt, starkt fokuserad laserstråle som använder en immersionsobjektivlins på ett inverterat mikroskop för att skapa en optisk fälla - är effektiv för att separera blandade celler, såsom spermier och vaginalceller, inom en lösning.

"I arbete med sexövergrepp, du kommer ofta att ha spermier blandade med många andra celltyper, ", sa Reiner. "Det är lätt att identifiera en spermie under ett mikroskop. Så vi tar vår laserpincett och använder dem för att plocka ut spermiecellerna och isolera dem från de andra celltyperna. Efter det här, vi kan extrahera dem för DNA-analys."

Teamet har skrivit en artikel, "Optisk pincett som ett effektivt verktyg för isolering av spermier från blandade rättsmedicinska prover, " som visar hur processen fungerar och visar att brottslaboratorier kan erhålla en konsekvent fullständig DNA-profil från bara 50 pincett spermaceller. Uppsatsen kommer att publiceras i ett kommande nummer av tidskriften PLOS One .

"Eftersom [processen] är manuell, det är verkligen viktigt att vi ställer in antalet enskilda celler som måste pincetas ut ur blandningen. För om det är väldigt högt, då kan det vara oöverkomligt med tiden, det kan vara en för lång process för ett labb att vilja ta sig an, " Sa Dawson Cruz. "Så upptäckten att bara behöva 50 spermier är ganska bra."

Tidigare forskning som använde optisk pincett på rättsmedicinska prover utfördes för ett decennium sedan, och i det fallet behövdes 500 spermier för att utveckla en fullständig profil.

"Fältet har förbättrats dramatiskt när det gäller känslighet, " sa Seashols-Williams. "Det är därför vi kände att det här är ett så intressant projekt. Den ökade känsligheten gör verkligen en optisk pincett mer livskraftig nu än för 10 år sedan."

Teamet visade också att en komplett, DNA-profil med en källa uppnåddes genom att isolera spermaceller via optisk fångst från en blandning av spermier och vaginala epitelceller.

"Baserat på dessa resultat, optisk pincett är ett gångbart alternativ för kriminaltekniska tillämpningar som separation av blandade populationer av celler i kriminaltekniska bevis, " skrev laget i tidningen.

Nu när teamet har visat att processen fungerar, deras nästa mål är att koppla den till en mikrochipenhet som skulle göra det möjligt för kriminaltekniska laboratorier att enkelt tillämpa det i deras dagliga arbete med att analysera DNA-bevis.

"Vi har redan visat proof of concept att du kan separera dessa celler, " sa Seashols-Williams. "Om det är förenklat, Jag tror att labb skulle kunna implementera det. Våra utmaningar just nu är att överföra cellerna till DNA-arbetsflödet. Det är därför vi vill ha den här allt-i-ett-enheten så att den är förenklad och så att vi inte förlorar celler i överföringen."

Teamet planerar också att använda en optisk pincett på rättsmedicinska bevis bortom spermier och vaginala epitelceller.

"Vi utökar projektet för att titta på celler med andra morfologier, " sade Seashols-Williams. "Du vet förmodligen att röda blodkroppar inte har DNA. De har ingen kärna. Så den huvudsakliga källan till ditt DNA i blodet är vita blodkroppar. När vi tittar på ett blodprov blandat med beröringsceller eller vaginalceller, för oss att kunna dra ut de vita blodkropparna och isolera dem från de andra komponenterna kan också vara mycket användbart.

"Så vi tror att vi kan utöka de typer av celler som optisk pincett kan användas för, " Hon sa.