استفاده از روش‌های‌ نوین در پزشکی قانونی

تجزیه و تحلیل شواهد در آزمایشگاه‌های پزشکی قانونی در واقعیت بسیار دشوار و زمان‌بر است. در واقع ارائه نتایج آزمایش‌های پزشکی قانونی ممکن است هفته‌ها یا حتی ماه‌ها به طول بینجامد. این موضوع دلایل زیادی دارد. به عنوان مثال نیازهای فنی آزمایش‌های مختلف پزشکی قانونی، در دسترس نبودن یا عدم یکپارچگی برخی از نمونه‌ها، پیچیدگی آزمایش داروهای غیرقانونی و سایر عوامل شیمیایی سمی  و سوابق گسترده لازم برای طی کردن مراحل قانونی. استفاده از روش‌های نوین در پزشکی قانونی می‌تواند به کوتاه‌تر شدن این زمان کمک کند. اما این روش‌های نوین چیستند و چگونه به آزمایشگاه‌های پزشکی قانونی کمک می‌کنند؟ در ادامه قصد داریم به بررسی این موضوع بپردازیم.

پزشکی قانونی نسل بعدی، روش‌های‌ نوین در پزشکی قانونی

 پزشکی قانونی نسل بعدی (Next-Generation Forensics) یک اصطلاح نوظهور و یکی از روش‌های‌ نوین در پزشکی قانونی است. این روش شامل توالی‌یابی نسل بعدی (NGS)، تکنیک‌های طیف‌سنجی جرمی نسل بعدی و ابزار دقیق، تعیین محدودیت‌های جدید و بسیار حساس برای تشخیص است. به لطف اتخاذ این تکنیک‌ها و ابزار دقیق، زمینه تحقیقات پزشکی قانونی شاهد رشد و اصلاح زیادی خواد بود.

استفاده از توالی یابی نسل بعدی در پزشکی قانونی

در سال 2019، موسسه ملی دادگستری ایالات متحده (NIJ) نتایج امیدوارکننده‌ای را در مورد استفاده از NGS برای شناسایی انسان گزارش کرد. همانطور که گفته شد NGS یکی از روش‌های نوین در پزشکی قانونی است.

به طور معمول، شناسایی مبتنی بر ژنتیک، از طریق PCR و تکرارهای پشت سر هم (STRs) انجام می‌شود. اما تقویت PCR  با چالش‌هایی همراه است. به عنوان مثال خطاهای کپی‌برداری این توالی ژنتیکی که ممکن است تفسیر نتایج را مخدوش کند.

علاوه براین، تکنیک‌های سنتی ممکن است به چندین مرحله آزمایش نیز نیاز داشته باشند. که هزینه و زمان زیادی را خواهد گرفت.

اما روش‌های‌ نوین در پزشکی قانونی مانند توالی‌یابی نسل بعدی (NGS)، می‌تواند کل ژنوم‌ها را با دقت بالا توالی یابی کند.

توالی یابی نسل بعدی که به عنوان توالی یابی با توان عملیاتی بالا نیز شناخته می شود، اصطلاحی برای توصیف تعدادی از فناوری‌های مختلف توالی یابی مدرن است. این فناوری‌ها امکان توالی‌یابی DNA و RNA را بسیار سریع‌تر و ارزان‌تر از توالی‌یابی سنگر (Sanger) می‌دهند. به این ترتیب تحولی در مطالعه ژنومیک و زیست‌شناسی مولکولی ایجاد کرده‌اند.

انواع توالی یابی، از تکنیک‌های سنتی تا روش‌های نوین در پزشکی قانونی

در بخش قبلی به این موضوع اشاره شد که توالی یابی نسل بعدی نسبت به روش سنگر مزایایی دارد. اما روش سنگر چیست؟

قبل از دهه 1990، توالی یابی به روش “قدیمی” انجام می‌شد. یعنی با استفاده از ژل‌ها.

سپس توالی سنجی سنگر توسط الکتروفورز مویرگی معرفی شد. این روش به آزمایشگاه‌ها اجازه می‌دهد قطعات طولانی DNA را با روش خودکار توالی‌یابی کنند. با تکامل این فناوری، توالی یابی نسل بعدی یا NGS، به عنوان یکی از روش‌های نوین در پزشکی قانونی و سایر علوم معرفی شد.

تفاوت روش سنگر با NGS

به طور خلاصه، در توالی یابی سنگر به تعداد کمی از مناطق ژنومی کوتاه نگاه می‌شود. اما توالی یابی نسل بعدی (NGS) می‌تواند نواحی بزرگ ژنومی را به طور بسیار کارآمد بررسی کند. مانند کل ژنوم یا اگزوم.

توالی یابی سنگر متکی بر رنگ است. این روش اولین بار توسط فردریک سنگر توصیف شد. در این روش قطعاتی از توالی مورد علاقه ایجاد می‌شود که همه از یک نقطه شروع می‌شوند اما در طول‌های مختلف خاتمه می‌یابند. انتهای هر قطعه دارای یک برچسب فلورسنت با رنگ‌های مختلف برای نوکلئوتیدهای A، C، G و T است. این قطعات پس از جداسازی، توسط الکتروفورز مویرگی شناسایی می‌شوند – به همین دلیل است که توالی یابی سنگر به عنوان توالی الکتروفورز مویرگی (CES) نیز شناخته می‌شود.

اما اصطلاح NGS معمولاً به طیف وسیعی از تکنیک‌های مختلف اشاره دارد که کتابخانه‌های DNA را توالی‌بندی می‌کنند. این مجموعه ‌های بزرگ می‌توانند از DNA یا RNA ژنومی تکه تکه شده، آمپلیکون‌ها یا حتی قطعات ژنوم مخلوط از گونه‌های مختلف (متاژنوم) به دست آیند. در این روش با توان عملیاتی بالا، تمام توالی‌های یک کتابخانه با هم توالی‌بندی می‌شوند. سپس از بیوانفورماتیک برای بازسازی کامل توالی اصلی استفاده می‌شود.

نسل بعدی رویکردهای طیف سنجی جرمی در پزشکی قانونی

روش‌های نوین در پزشکی قانونی تنها به توالی‌یابی ختم نمی‌شود. بله طیف سنجی جرمی را نیز در بر می‌گیرد.

طیف سنجی جرمی مانند PCR، یکی از فناوری‌های اصلی در آزمایش‌های پزشکی قانونی است. برخلاف برخی از تست‌های تحلیلی که در پزشکی قانونی استفاده می‌شود، طیف سنجی جرمی اغلب می‌تواند اجزای داخل یک نمونه را به طور قطعی شناسایی کند. این تکنیک نه تنها می‌تواند برای شناسایی نمونه‌ها استفاده شود. بلکه تحلیلگر را قادر می‌سازد تا اجزای جداگانه را کمی سازی کند. به عنوان مثال، کروماتوگرافی گازی-طیف‌سنجی جرمی نه تنها می‌تواند وجود یک ماده غیرقانونی را در بدن فرد تشخیص دهد، همچنین دقیقاً میزان وجود آن را نیز تعیین می‌کند.

در گذشته، این ابزارها فضای بزرگی را در آزمایشگاه اشغال می‌کردند.

یکی از پیشرفت‌های امیدوارکننده اخیر طیف‌سنجی جرمی یونی ثانویه زمان پرواز (MALDI) با کمک ماتریس است. این یکی از روش‌های نوین در پزشکی قانونی است. به کمک این روش محققین توانستند اثر انگشت کسی را که کوکائین خورده بود از کسی که صرفاً آن را استنشاق کرده بود تشخیص دهند.

سیر تحول تحقیقات پزشکی قانونی

آزمایشات پزشکی قانونی بسیار پیچیده‌تر از چیزی است که تصور می‌شود. به همین دلیل محققین همواره به دنبال روش‌های نوین در پزشکی قانونی هستند.

سه پیشرفت مهم تکنولوژیکی که تحقیقات پزشکی قانونی را نیز تحت تاثیر قرار داده عبارتند از:

1) معرفی توالی یابی DNA، 2) توسعه سنجش های ایمنی، و 3) راه اندازی طیف سنجی جرمی

امروزه، پزشکی قانونی شامل چندین رشته از جمله علوم پزشکی قانونی، سم شناسی قانونی، حشره شناسی قانونی، و آسیب شناسی قانونی است. با ظهور رویکردهای جامع تر و حساس تر، عصر جدیدی از پزشکی قانونی نسل بعدی آغاز خواهد شد.

شما چه روش‌های نوین دیگری در پزشکی قانونی می‌شناسید؟