GRUPPIONI_slides - Università di Bologna
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INDAGINI SCIENTIFICHE E RICERCA IN AMBITO PROCESSUALE DAL SOPRALLUOGO AL LABORATORIO BOLOGNA 10 novembre 2016 Il DNA antico fra ricerca archeoantropologica e indagine forense Giorgio Gruppioni Dipartimento di Beni Culturali Il DNA antico Il DNA antico (aDNA) è il materiale genetico residuo che si può estrarre dopo la morte da reperti biologici, quali ossa, denti, resti mummificati animali o vegetali, coproliti, ecc., di organismi del passato. 1984 – ˝Nasce˝ il DNA antico Per la prima volta si dimostra che il DNA può conservarsi ed essere estratto da resti di organismi viventi del passato. Viene infatti estratto ed analizzato il DNA da reperti museali di quagga, equide africano simile alla zebra (Equus quagga) estintosi alla fine del XIX secolo. (Higuchi et al., 1984) 1985 – ˝Nasce˝ il DNA antico umano • Viene estratto DNA da una mummia dell’antico Egitto risalente a 2.400 anni fa(Pääbo, 1985) • S. Pääbo dimostra che frammenti di DNA umano si conservano in reperti antichi contenenti piccole o nessuna modificazione post mortem 1985 – ˝Nasce˝ il DNA forense • Alec Jeffreys e Collaboratori, dell’Università inglese di Leicester, mettono in evidenza l’esistenza di profili individuali (l’impronta genetica o DNA fingerprinting) • dimostrano l’esistenza di una relazione familiare cioè di una compatibilità ereditaria risolvendo una disputa in un caso di immigrazione (Jeffreys et al., 1985, Nature 314: 67-73; Jeffreys et al, 1985 Nature 316: 76-9 ; Jeffreys et al., 1985, Nature 317: 818-9) Il DNA fingerprinting • Il DNA viene estratto, digerito con enzimi di restrizione, sottoposto ad elettroforesi, denaturato e trasferito su membrana (southern blotting). • Quindi viene utilizzata una sonda multilocus “core” minisatellite marcata con radioattivo per l’ibridazione. • Il segnale radioattivo viene rivelato mediante esposizione di una lastra sensibile ai raggi X Il primo caso forense 1983: Lynda Mann, 15 anni, viene violentata e uccisa nel Leichestershire (UK). Tre anni dopo, Dawn Ashworth, 15 anni, viene violentata e uccisa nella stessa zona. Il modus operandi nei due delitti era lo stesso ed il gruppo sanguigno determinato dalle tracce di liquido seminale, era il medesimo (gruppo A) 1986: Richard Buckland, un ragazzo del posto, venne incriminato dei due delitti, ma l’analisi del DNA mediante fingerprinting rivelò successivamente che egli era innocente. Nel Leichestershire circa 5000 individui furono analizzati per la determinazione del gruppo sanguigno. Quelli risultati appartenere al gruppo A furono tipizzati con il DNA fingerprinting, ma in nessun caso fu rilevata una corrispondenza con quello dell’assassino. 1987: una persona del posto rivelò che un amico, un certo Colin Pitchford, gli aveva chiesto di partecipare allo screening in sua vece in cambio di denaro. L’esame del DNA di Pitchfork rivelò che il suo profilo era identico a quello ottenuto dal DNA repertato sulla scena dei due delitti. Le scoperte di nuovi marcatori •1986 - Il primo marcatore utilizzato per fini forensi è stato il DNA fingerprinting, basato su sonde multilocus per minisatelliti •Vengono introdotte le sonde per singoli loci minisatelliti (SLP), si ha il vantaggio di poter trattare da un punto di vista statistico i dati (“probabilità di match”) •1988. Primo kit commerciale per l’individuazione di SNPs tramite PCR (sistema HLA), si ha il vantaggio di poter analizzare frammenti degradati e/o in scarsa quantità •Primi anni ’90. Vengono utilizzati i microsatelliti: elevata eterozigosità, PCR, vantaggi per la trattazione statistica. •1992. I marcatori di linea: DNA mitocondriale: elevata variabilità di sequenza, tipizzazione possibile anche su quantità minime di DNA. Introduzione del primo STR del cromosoma Y: campioni misti uomo/donna ecc. L’introduzione di nuove tecnologie di analisi nel campo forense Dal Southern blot alla PCR Dalle sonde marcate con marcatori radioattivi a quelli fluorescenti Dai gel all’elettroforesi capillare Le rivoluzioni tecniche che hanno segnato il campo del DNA antico 1) 1984 Scoperta della possibilità di ritrovare e analizzare il DNA, da organismi del passato; 2) 1985 invenzione della tecnologia della Reazione a Catena della Polimerasi (PCR) grazie a Mullis 3) 2000 introduzione delle tecnologie di sequenziamento NGS Insieme alla introduzione delle metodologie NGS, le più recenti innovazioni metodologiche hanno riguardato il continuo perfezionamento delle tecniche di estrazione del DNA e l’identificazione dei distretti scheletrici migliori per la conservazione del DNA (in primis rocca petrosa e dente) L’analisi del DNA antico nello studio di resti bioarcheologici • Determinazione del sesso • Attribuzione individuale dei resti e determinazione dei rapporti di parentela fra inumati in sepolture multiple • Pattern di migrazione circa i sessi nei processi di colonizzazione di un’area • Relazioni filogenetiche tra popolazioni, studi di continuità genetica • Ricostruzione della storia filogenetica dell’uomo (es. relazione evolutiva tra uomo di Neandertal e uomo moderno) • Diagnosi di malattie del passato • Ricostruzione di caratteri fenotipici (tratti somatici, caratteri tegumentari Il DNA antico o degradato nelle scienze forensi • • • • By NA Identificare i resti di individui scomparsi o coinvolti in fatti criminosi Predire la popolazione di origine di un DNA Ottenere informazioni fenotipiche individuali Identificare i resti di vittime di disastri di massa e di eventi bellici Problematiche comuni • Presenza di poche copie di DNA altamente frammentate e danneggiate • Contaminazione da DNA esogeno Comuni esigenze • Adottare procedure di laboratorio (intese qui come workflow di lavoro) mirate ad evitare le contaminazioni e a massimizzare la decontaminazione dei campioni) • Condivisione di protocolli per l’estrazione e l’analisi del DNA antico in campo archeoantropologico e in campo forense. • Disporre di laboratori adeguatamente attrezzati allo scopo di assicurare ottimali condizioni operative Laboratorio del DNA antico Dipartimento di Beni Culturali Università di Bologna – Campus di Ravenna