STR profiling of different human blood sources taken from mosquito

Abstract

The main question of the study: Is it possible to identify and characterize DNA profiles of single or mixed hosts, by analyzing the mosquito blood meals at different time intervals post-blood feeding?

Sub-questions: 1. Is it possible to define the time interval at which a complete STR profile from a blood meal taken from a single human source could be obtained? 2. Is it possible to define the time interval at which a complete STR profiling from mixed blood meals taken from two different human volunteers could be obtained? 3. Is it possible to define the time interval at which STR profiling from mixed blood meals taken from human volunteers and CD mouse could be obtained?

Main objective: This study aimed to identify and characterize DNA profiles of single or mixed hosts, by analyzing the mosquito blood meals at different time intervals post-feeding.

Specific objectives: 1. Identifying the time interval at which a complete STR profile from a blood meal taken from a single human source could be obtained. 2. Investigating the possibility and time interval to obtain STR profiling from mixed blood meals taken from two different human volunteers. 3. Investigating the possibility and time interval to obtain STR profiling from mixed blood meals taken from human volunteers and CD mouse.

Samples of study: Two human volunteers (man & woman), one mosquito species (Culex. pipiens) and one CD mouse (Musculles domesticus).

Methodology and Tools: The experimental approach of this study was designed and implemented according to the plan developed to detect and identify the lowest concentration of DNA isolated from mosquito blood meal taken from multi hosts through which the presence of human DNA can be detected.

Results: 1- Complete STR profiles were obtained from as minimum as 30 pg DNA. 2- Complete STR profiles were obtained from DNA extracted from blood meals ingested by female Culex pipiens from man or woman up to 36h post-feeding. 3- Complete STR profiles were obtained from mixed man and woman blood meals ingested by female mosquito up to 36h post-feeding. 4- Complete STR profiles were obtained from mixed man and mice or woman and mice blood meals ingested by female mosquito up to 24h post-feeding. 5- Complete STR profiles were obtained from mixed man, woman and mice blood meals ingested by female mosquito up to 10h post-feeding.

Conclusions: Data of this study conclude the following: 1- The PowerPlex® Fusion System could be efficient for obtaining complete STR profiles from trace samples of human blood in mosquitoes. 2- It is possible to obtain full STR profiles from human blood found in female mosquitoes as biological trace evidence. 3- It is possible to use mosquitoes as biological evidence in a place where crimes were committed. 4- There is a possibility to identify STR profiles from a mixed blood meal taken by a female mosquito from different human sources. 5- Feeding mosquito on mixed blood meals from human and non-human hosts could increase DNA degradation in the blood meal, and hence, affect host identification.

Recommendations: 1- Conducting similar study on mosquitoes that feed on blood by direct biting. 2- Conducting similar comparative study on different species of hematophagous insect available in Saudi Arabia. 3- It is recommended to use the PowerPlex® Fusion System kit for identifying samples with degraded or low copy number DNA.

التساؤل الرئيسي للدراسة: هل من الممكن تحديد وتوصيف ملامح الحمض النووي للمضيفين الفرديين أو المختلطين، من خلال تحليل وجبات دم البعوض على فترات زمنية مختلفة بعد أخذ وجبة الدم؟

الأسئلة الفرعية: 1- هل من الممكن تحديد الفترة الزمنية التي يمكن الحصول على السمات الوراثية كاملة من وجبة الدم المأخوذة من مصدر بشري واحد؟ 2- هل من الممكن تحديد الفترة الزمنية التي يمكن فيها الحصول على السمات الوراثية كاملة من وجبات الدم المختلطة المأخوذة من متطوعين بشريين مختلفين؟ 3- هل من الممكن تحديد الفترة الزمنية التي يمكن الحصول على السمات الوراثية كاملة من وجبات الدم المختلطة المأخوذة من المتطوعين البشريين وفار التجارب؟

الهدف الرئيسي: تهدف هذه الدراسة إلى تحديد وتوصيف ملامح الحمض النووي للمضيفين الفرديين أو المختلطين، من خلال تحليل وجبات دم البعوض على فترات زمنية مختلفة بعد الرضاعة.

الأهداف الفرعية: 1- تحديد الفترة الزمنية التي يمكن الحصول فيها على السمات الوراثية كاملة من وجبة الدم المأخوذة من مصدر بشري واحد. 2- التحقيق في الفترة الزمنية التي يمكن فيها الحصول على السمات الوراثية كاملة من وجبات الدم المختلطة المأخوذة من متطوعين بشريين مختلفين. 3- التحقيق في الفترة الزمنية التي يمكن فيها الحصول على السمات الوراثية كاملة من وجبات الدم المختلطة المأخوذة من متطوعين بشريين مختلفين وفأر تجارب.

عينات الدراسة: متطوعان بشريان (رجل وامرأة)، نوع من البعوض (Culex pipiens) وفأر تجارب (Musculles domesticus).

منهج الدراسة وأدواتها: تم تصميم المنهج التجريبي لهذه الدراسة وتنفيذه وفقًا للخطة التي تم وضعها للكشف عن أقل تركيز للحمض النووي المعزول من وجبة دم البعوض المأخوذة من مضيفين متعددين يمكن من خلالها اكتشاف وجود الحمض النووي البشري.

النتائج: 1- تم الحصول على السمات الوراثية STR كاملة من الحمض النووي من 30 بيكوغرام كحد أدنى. 2- تم الحصول على السمات الوراثية STR كاملة من الحمض النووي لأي رجل أو امرأة تم استخراجها من وجبات الدم التي يتناولها أنثى Culex pipiens حتى 36 ساعة بعد التغذية. 3- تم الحصول على السمات الوراثية STR كاملة من وجبات دم مختلطة لرجل وامرأة ابتلعها أنثى البعوضة حتى 36 ساعة بعد التغذية. 4- تم الحصول على السمات الوراثية STR كاملة من وجبات دم مختلطة من رجل وفأر أو امرأة وفأر التي ابتلعتها أنثى البعوض حتى 24 ساعة بعد أخذ وجبة الدم. 5- تم الحصول على السمات الوراثية STR كاملة من وجبات دم مختلطة من الرجال والنساء والفئران ابتلعتها أنثى البعوض حتى 10 ساعات بعد أخذ وجبة الدم.

الخلاصة: توصلت هذه الدراسة إلى الاستنتاجات التالية: 1- مجموعة محاليل (PowerPlex®) فعالة للحصول على سمات تعريف STR كاملة من عينات التتبع من الدم البشري في البعوض. 2- من الممكن الحصول على السمات الكاملة الـ STR من الدم البشري الموجود في أنثى البعوض كدليل أثر بيولوجي. 3- من الممكن استخدام البعوض كدليل بيولوجي في المكان الذي ارتكبت فيه الجرائم. 4- هناك إمكانية لتحديد ملامح STR من مصادر بشرية مختلفة في خليط الدم من بعوضة واحدة. 5- يمكن أن يؤدي تناول البعوضة لوجبات مختلطة من الدم البشري وغير البشري إلى زيادة تدهور الحمض النووي ويؤثر ذلك على تحديد الهوية.

التوصيات: 1- إجراء دراسة مماثلة على البعوض الذي يتغذى على الدم عن طريق الامتصاص المباشر. 2- إجراء دراسة مقارنة مماثلة على أنواع مختلفة من الحشرات الماصة للدماء hematophagous insects المتاحة في المملكة العربية السعودية. 3-يوصى باستخدام مجموعة محاليل (PowerPlex®) لتحديد عينات الحمض النووي المتكسر أو ذي عدد النسخ المنخفضة.