Lorsqu'une équipe de chercheurs dirigée par Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a développé une nouvelle méthode d'identification biologique qui exploite les informations codées dans les protéines, ils pensaient qu'il pouvait avoir plusieurs applications.

Près de deux ans plus tard, ils se sont avérés avoir raison.

En septembre 2016, Les scientifiques du LLNL ont annoncé qu'ils avaient développé un manière statistiquement validée d'utiliser des marqueurs protéiques de cheveux humains pour identifier les personnes et relier les individus à des preuves.

Maintenant, ils ont trouvé une deuxième façon d'utiliser des marqueurs protéiques de tissus humains pour l'identification, cette fois à partir d'os. Leur travail est décrit dans un article publié en ligne par Sciences médico-légales internationales , une revue basée à Amsterdam.

"L'un des aspects les plus passionnants de cette recherche est qu'elle cherche à fournir une méthodologie objective complètement nouvelle pour l'identification humaine, " a déclaré le chimiste du LLNL Brad Hart, le directeur du Centre des sciences médico-légales de LLNL et co-auteur de l'article.

« Il est essentiel que la communauté des sciences médico-légales élargisse la gamme d'outils objectifs disponibles qui permettent d'exprimer les résultats médico-légaux avec une rigueur statistique. L'élargissement de l'approche protéomique pour inclure le tissu osseux promet un plus grand potentiel pour déterminer l'identité des restes récupérés dans des environnements difficiles et conditions."

La nouvelle technologie de marqueurs protéiques répond à un rapport du Conseil national de recherches de 2009 sur la science médico-légale qui a détaillé les faiblesses de nombreuses approches actuelles et a signalé un besoin urgent de nouvelles méthodes médico-légales fondées sur la science.

Les chercheurs de Livermore considèrent l'avancée des marqueurs protéiques comme un outil supplémentaire pour la communauté scientifique et un complément à l'ADN, qui est l'étalon-or pour l'identification humaine, mais fragile à plusieurs égards.

« L'utilisation de marqueurs protéiques issus de cheveux humains et désormais d'os peut compléter les techniques existantes basées sur l'ADN, ", a déclaré Deon Anex, chimiste du laboratoire et co-auteur de l'article. "Cela peut être particulièrement utile si l'ADN est manquant ou compromis."

Un autre membre de l'équipe LLNL, biochimiste Katelyn Mason, l'auteur principal de l'article, a noté :« Il s'agit du premier manuscrit décrivant la détection et la validation de marqueurs protéiques à partir d'os humains. Les résultats montrent que cette approche peut fournir un nouvel outil puissant pour la science médico-légale.

En plus de Hart, Anex et Mason, les autres co-auteurs de l'article sont Glendon Parker, qui travaillait auparavant à Livermore et est maintenant professeur agrégé adjoint à l'Université de Californie, Département de toxicologie environnementale de Davis; et Todd Grey, qui est à la retraite du Bureau du médecin légiste de l'Utah.

Dans la nouvelle étude, l'équipe a examiné des échantillons d'os des côtes de 10 personnes récemment décédées - cinq hommes et cinq femmes - d'ascendance européenne-américaine, trouver un total de 35 marqueurs protéiques différents.

En utilisant leurs tailles d'échantillons actuelles, les chercheurs ont trouvé suffisamment de marqueurs pour fournir un modèle unique pour un individu qui distinguerait cette personne dans des fourchettes allant de 1 personne sur 6 à 1 personne sur 42, 000 personnes.

Bien que des échantillons d'os des côtes aient été utilisés dans l'étude, on pense que tout type d'os humain pourrait être utilisé pour identifier des personnes ou les relier à des preuves.

Alors que Hart considère que les marqueurs protéiques des cheveux humains sont nettement plus précieux pour identifier les personnes ou les relier à des preuves, l'utilisation de marqueurs de protéines osseuses pourrait aider à l'identification humaine dans les cas où il n'y a pas d'autres preuves.

"Il y a intrinsèquement moins de variabilité génétique dans les protéines présentes dans les os par rapport aux cheveux humains, " Hart a déclaré. "Afin d'identifier des personnes ou de les relier à des preuves, les protéines capillaires sont plus précieuses.

"Néanmoins, il y a des situations où le tissu osseux peut être tout ce qui est disponible et pour ces cas, il peut n'y avoir aucun autre moyen d'identifier les restes humains."

Par conséquent, une application importante possible de l'utilisation de marqueurs protéiques d'os humains pourrait être d'aider à déterminer l'identité de restes partiels provenant d'événements catastrophiques, comme les accidents d'avion, incendies ou les attentats terroristes du 11 septembre.

L'équipe de recherche de Livermore pense que les marqueurs protéiques des os pourraient être utiles à des échelles de temps archéologiques, comme 250 ans ou plus, comme cela a été démontré avec des marqueurs protéiques de cheveux humains.

Alors que l'ADN nucléaire est utilisé par les forces de l'ordre depuis plus de trois décennies et dispose de bases de données étendues, le développement de l'utilisation de marqueurs protéiques à partir de cheveux et d'os humains en est encore à ses balbutiements.

Cependant, les chercheurs peuvent prendre des marqueurs biologiques observés associés à la variation génétique des protéines des cheveux et des os et les corréler à des mutations spécifiques de l'ADN chez les individus, ce qui pourrait être utile jusqu'à ce que des bases de données de marqueurs protéiques soient développées.

Actuellement, la préparation des échantillons, le temps d'exécution de l'instrument et la période d'analyse pour la méthode d'identification des protéines nécessitent environ 2 jours et demi, Anex a dit, notant que l'équipe s'attend à ce que les coûts soient compétitifs par rapport à d'autres technologies similaires.

Les protéines sont de longues chaînes moléculaires formées d'acides aminés, les éléments de base de la vie. L'ADN est le modèle ou le modèle que le corps utilise pour produire des protéines.

Dans la recherche, les marqueurs protéiques utilisés par les scientifiques sont des variantes des protéines résultant de substitutions d'acides aminés provenant de mutations de l'ADN et sont connus sous le nom de polymorphismes d'acides aminés simples (SAP).

En utilisant le processus développé par LLNL, les protéines sont d'abord extraites d'un échantillon d'os et décomposées en chaînes d'acides aminés plus courtes, appelés peptides. Les chercheurs utilisent ensuite la chromatographie liquide-spectrométrie de masse pour séparer, détecter et quantifier les séquences peptidiques.

Les résultats sont comparés à une base de données de séquences de protéines pour identifier les SAP connus présents dans l'échantillon. Compte tenu des données sur les fréquences de chaque mutation d'ADN correspondante, les chercheurs peuvent dériver des informations d'identification et déterminer l'origine biogéographique de la personne qui a fourni un échantillon.

En plus de développer des moyens d'utiliser des marqueurs protéiques des cheveux et des os pour identifier les personnes, Les chercheurs de Livermore s'efforcent également de montrer la faisabilité d'une troisième utilisation de marqueurs protéiques, à partir de cellules cutanées perdues.

"Les médecins légistes exploitent l'ADN à partir de preuves tactiles, comme les empreintes digitales. Ces empreintes digitales contiennent également des cellules cutanées perdues qui, selon nous, peuvent être utilisées pour identifier des personnes, " a dit Hart.

Le travail des membres de l'équipe pour évaluer et utiliser les marqueurs protéiques des cheveux humains a parcouru un long chemin depuis qu'ils ont annoncé pour la première fois la percée en septembre 2016, Hart a souligné.

En utilisant leurs tailles d'échantillons actuelles, les chercheurs sont maintenant en mesure de trouver suffisamment de marqueurs distinctifs pour fournir un modèle unique pour un individu qui permettrait de distinguer cette personne parmi une population de 1 milliard de personnes.

Financement actuel de la recherche pour les 200 $, 000 projets proviennent du programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire du LLNL, qui prend en charge les risques élevés, des projets potentiellement très rentables à la pointe de la science et de la technologie.