A comparative study of capillary electrophoresis (CE) and next-generation sequencing technology for analyzing short tandem repeats (STRs) in deco

العراوي, روان عوني شعبان ; Alarawi, Rawan Awni Shaban ; مسعودي, صافية عبد السلام . مشرف (2020)

رسالة (ماجستير)-جامعة نايف العربية للعلوم الأمنية، كلية علوم الأدلة الجنائية، قسم الأحياء الجنائية، تخصص الوراثة الجزيئية.

179 ورقة : جداول، أشكال

Thesis

The main question of the study: How efficient is the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 in human identification from DNA extracted from degraded samples?

Study sub-questions: 1. How efficient is the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 in human identification from DNA extracted from old bone specimens? 2. How efficient is the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 be used in human identification from DNA extracted from teeth and nails samples which exposed to high temperatures or immersed in acids?

Main objective: Studying the efficiency of using the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 in human identification from DNA extracted from degraded samples.

: Specific objectives: 1. Studying the efficiency of using the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 in human identification from DNA extracted from old bone specimens. 2. Studying the efficiency of using the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit compared to the Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 in human identification from DNA extracted from teeth and nails samples which exposed to high temperatures or immersed in acids.

Samples of study: Aged bones, teeth and nail samples. In additional to buccal swab samples as a reference from each teeth or nails donor.

Study Methodology and Tools: Experimental sscientific methods were used for DNA Analysis. First, Genomic DNA was extracted using QIAamp DNA Investigator kit (Qiagen, Germany). subsequently, the quantity of DNA extracted was measured using the Real Time PCR (RT-PCR) technique. Then amplification and detection of STR loci was conducted by the GlobalFiler™ PCR Amplification Kit and capillary electrophoresis (CE) technique. Finally, NGS technique was also used to analyse the STR loci.

Results and Conclusions: 1. CE provided partial profiles for mocked nail samples burned at 100℃ and 300℃ with higher match rates compared to NGS technique. 2. CE provided full profiles for teeth samples burned at 150℃ while NGS provided partial profiles. 3. Both CE and NGS failed to genotype nail and teeth samples burned at temperature higher than 500℃ or treated with acids. 4. CE provided partial profile from aged bone samples, while NGS did not give profile at all. 5. The concordance between CE and NGS technologies were 82.9% and 92.6% in mocked nail and teeth samples.

Recommendations: 1. Utilization of identity SNP panel in NGS would be an alternative to the low quality and quantity DNA 2. Use of special kits suitable for DNA extraction from degraded samples to get better quantity and quality of DNA. 3. Pretreatment of bone and teeth samples to remove calcium deposition before extraction.

التساؤل الرئيس للدراسة: ما مدى فعالية استخدام أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit مقارنة بصفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الأشخاص من الحمض النووي المستخلص من العينات المتحللة.

ويتفرع من التساؤل الرئيس الأسئلة الفرعية التالية: 1. ما مدى فعالية استخدام أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit مقارنة بصفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الأشخاص من الحمض النووي المستخلص من عينات العظام القديمة؟ 2. ما مدى فعالية استخدام أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit مقارنة بصفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الاشخاص من الحمض النووي المستخلص من عينات الأسنان والأظافر بعد تعرضها لدرجات حرارة مرتفعة، أو غمرها في أحماض قوية؟

الهدف الرئيسي للدراسة: دراسة مقارنة أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit بأطقم صفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الأشخاص من الحمض النووي المستخلص من العينات المتحللة.

الأهداف الفرعية التالية: 1. دراسة مدى فعالية استخدام أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit مقارنة بصفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الأشخاص من الحمض النووي المستخلص من عينات العظام القديمة. 2. دراسة مدى فعالية استخدام أطقم GlobalFiler™ PCR Amplification Kit مقارنة بصفيحة GlobalFiler™ NGS STR Panel v2 في التعرف على هوية الاشخاص من الحمض النووي المستخلص من عينات الأسنان والأظافر بعد تعرضها لدرجات حرارة مرتفعة، أو غمرها في أحماض قوية؟

عينة الدراسة: عينات العظام القديمة وعينات الاسنان والأظافر، وعينات مسحة الشدق كعينات قياسية من كل المتبرعين بعينات الأسنان والأظافر.

منهج الدراسة وأدواتها: المنهج العلمي التجريبي المتبع في تحليل الحمض النووي، حيث تم استخلاص الحمض النووي باستخدام QIAamp DNA Investigator kit بعد ذلك تم قياس كمية الحمض النووي المستخلص باستخدام Real time PCR ومن ثم تم تكثير وتحليل مواقع STR بواسطة GlobalFiler™ PCR Amplification Kit وتقنية Capillary electrophoresis، أخيرا تم استخدام تقنية الجيل التالي لتحليل مواقع STR باستخدام Precision ID GlobalFiler™ NGS STR Panel v2

النتائج: 1. تقنية CE كانت قادرة على استنباط السمات الوراثية بشكل جزئي لعينات الأظافر التي احترقت على 100 و300 درجة مئوية بمعدل تطابق أعلى مقارنة بتقنية NGS. 2. تقنية CE كانت قادرة على استنباط السمات الوراثية كاملة لعينات الأسنان التي احترقت على درجة 150 درجة مئوية بينما تقنية NGS كانت قادرة على ايجاد السمات الوراثية جزئياً. 3. فشل تقنتي CE وNGS في استنباط السمات الوراثية لعينات الاسنان والأظافر التي احترقت على 500 درجة مئوية وأعلى أو تم معالجتها باستخدام الأحماض. 4. تقنية CE كانت قادرة على ايجاد السمات الوراثية بشكل جزئي بينما فشلت تقنية NGS في الحصول على السمات الوراثية بشكل كامل لعينات العظام. 5. التوافق بين تقنية NGS وتقنية CE كان بنسبة %82.9 و%92.6 لعينات الأظافر والأسنان المحاكاة.

أهم التوصيات: 1. استخدام Panel SNP بواسطة طريقة تقنية الجيل الثاني NGS للعينات المتحللة. 2. استخدام أطقم متخصصة لاستخلاص الحمض النووي من العينات المتحللة للحصول على تركيز وجودة أعلى. 3. المعالجة المسبقة لعينات العظام والأسنان لإزالة ترسبات الكالسيوم قبل الاستخلاص.