Genome-wide DNA analysis from Burned Petrous Bones using aDNA Extracting Methods and Next Generation Sequencing An experimental study

Abstract

A identificação de restos humanos severamente degradados, tais como vítimas carbonizadas e restos cremados de mortes de desastres em massa e crimes contra a humanidade, apresenta um desafio particular na antropologia forense. O presente estudo investiga experimentalmente como a combustão da parte petroseal do temporal humano afecta o ADN presente na cóclea. Além dis-so, foi analisada a descoloração dos ossos e a perda de peso devido à exposição ao calor. As porções petroseais (n = 8, quatro deles antigos e quatro modernos) foram aleatoriamente submetidos a uma temperatura entre 145 °C e 500 °C, com uma amostra moderna sempre a seguir a uma antiga, e aquecida à temperatura selecionada num forno eléctrico de mufla com um termóstato. A cóclea era então extraída e moída em pó de osso. O ADN foi extraído do pó ósseo usando o protocolo Dabney (Dabney et al., 2013a) e sequenciado usando um método de sequenciação da Next Generation. Os resultados mostram que embora altamente fragmentado, ainda pode ser extraído ADN valioso das amostras até uma temperatura de 500 °C. Além disso, existe uma relação proporcional entre a intensidade da exposição ao calor e a perda de peso das amostras. A cor da superfície dos ossos também muda gradualmente com a intensidade de calor de castanho pálido para uma cor cinzenta clara. Dados os resultados promissores deste estudo piloto, é necessária mais investigação para investigar métodos apropriados de extração e sequenciação de ADN para amostras forenses severamente degradadas para ajudar e facilitar o processo de identificação positiva de restos humanos de contextos particularmente desafiantes.

The identification of severely degraded human remains, such as burn victims and cremated remains from mass fatalities or crimes against humanity, present a particular challenge in Foren-sic Anthropology. The present study experimentally investigated how the combustion of human petrous bones affects the DNA present in the cochlea. In addition, the discolouration of the bones and the weight loss due to the exposure to heat were analysed. The petrous bones (n = 8, four of them ancient and four modern) were randomly assigned to a temperature between 145 °C and 500 °C, with a modern sample always following an ancient one, and heated to the selected temperature in an electric muffle-furnace with a thermostat. The cochlea was then extracted and milled into bone powder. DNA was extracted from the bone powder using the Dabney protocol (Dabney et al., 2013a) and sequenced using a Next Genration Sequencing method. The results show that although highly fragmented, valuable DNA material could be extracted from the samples up to a temperature of 500 °C. Furthermore, there is a proportional relationship between the intensity of the heat exposure and the weight loss of the samples. The surface colour of the bones also changes gradually to the heat intensity from pale brown to a light grey colour. Given the promising results of this pilot study, further research is needed to investigate appropriate DNA extraction and sequencing methods for severely degraded forensic samples to help facilitate the process towards positive identification of human remains from particularly challenging contexts.