Quali aree dello scheletro umano sono le più adatte al prelievo del DNA?

Il test del DNA è considerato uno dei metodi più affidabili per l'identificazione di corpi senza nome, soprattutto quando non si dispone dei dati ante-mortem degli individui deceduti o quando i corpi vengono ritrovati in un cattivo stato di conservazione. L'identificazione attraverso il test del DNA diventa necessaria in scenari come i disastri di massa, purché venga affiancata da altri metodi di identificazione, tra cui l'antropologia forense. Ad esempio, il lungo processo di identificazione delle vittime dell'attentato al World Trade Center di New York dell'11 settembre 2001 ha richiesto sia l'uso delle analisi genetiche che quello dell'antropologia, perché in molti casi per via delle fiamme, dei detriti, o della contaminazione genetica tra più individui, il DNA prelevato dai resti risultava deteriorato o non utilizzabile (Budimlija et al., 2003).   

Nel caso di individui deceduti da poco, il DNA viene prelevato dai tessuti molli. Tuttavia, quando il corpo viene scoperto solo diverso tempo dopo la morte e il processo di decomposizione è già avanzato, prelevare del DNA dai tessuti molli diventa difficile. Al contrario dei tessuti molli, i tessuti duri, ovvero denti e ossa, si preservano molto meglio, e molto più a lungo, in quanto meno soggetti al processo di autolisi (l'"autodistruzione" delle cellule che avviene dopo la morte) e agli effetti dell'esposizione agli elementi. Per questa ragione, in molti casi forensi denti, ossa e alle volte unghie sono l'unica fonte di DNA. 

I denti sono solitamente considerati l'elemento più affidabile per il prelievo del DNA. Tuttavia, vi sono casi in cui i denti non possono essere usati, ad esempio quando si è in presenza di individui anziani edentuli (senza denti) o di bambini piccoli nei quali l'eruzione dei denti non ha ancora avuto luogo. Nei corpi carbonizzati, il DNA è inutilizzabile perché alterato dalle alte temperature; un'alterazione del DNA si verifica anche negli individui che in vita hanno subito trattamenti del canale radicolare, in quanto l'N2, il cemento solitamente usato dai dentisti, contiene formaldeide, una sostanza mutagena, ovvero in grado di modificare il DNA.
Per queste ragioni, è indispensabile sapere quali altri parti dello scheletro possono essere utilizzate per le analisi genetiche. In un recente studio, dei ricercatori giapponesi hanno esaminato dei metodi per la raccolta e l'estrazione del DNA dai tessuti duri che possono essere usati come alternativa ai denti quando questi ultimi non possono essere utilizzati. 

Sono stati analizzati 42 soggetti, 30 maschi e 12 femmine, tra i 50 e gli 83 anni, il cui decesso risaliva tra i 2 giorni e i 2 anni prima. Sono stati prelevati campioni da denti, unghie, cranio e costole. In particolare, al fine di garantire uniformità nella quantità di DNA, i campioni sono stati prelevati da punti specifici: canino superiore destro (senza carie o trattamenti), unghia del pollice destro, osso temporale al livello della sutura squamosa per il cranio, e seconda costola destra, in prossimità della connessione con la cartilagine costale. I campioni prelevati sono di 620 mg per i denti, 120 mg per il cranio, 70 mg per le costole e 50 mg per le unghie. 

In ogni campione, la concentrazione media di DNA per microlitro è di: 48.5 ng per i denti, 20.6 ng per le unghie, 51.1 ng per il cranio e 35.2 ng per le costole. 

Per ogni campione, è stata anche misurata la concentrazione di DNA nel tempo. Si è visto che dopo un solo mese dalla morte, la concentrazione di DNA nei denti e nel cranio diventa molto bassa. Nelle unghie invece, nonostante la concentrazione di DNA sia bassa, essa rimane costante a prescindere dal tempo trascorso dalla morte. Anche nelle costole la concentrazione di DNA rimane stabile nel tempo.

Nel caso del cranio, si sono ottenuti risultati uguali o migliori di quelli solitamente ottenuti dai denti. Siccome il cranio è meno esposto dei denti agli agenti atmosferici o all'ambiente in generale, almeno prima della completa scheletrizzazione del cadavere, il DNA prelevato da qui ha meno probabilità di essere contaminato. Inoltre, siccome il tempo richiesto per l'estrazione è lo stesso che per i denti, si suggerisce che il tessuto craniale possa essere estremamente utile come alternativa ai denti per la campionatura di DNA da un tessuto duro. 

Anche le costole si sono rivelate essere molto utili come alternativa ai denti per le seguenti ragioni: le costole sono localizzate in punti del corpo dove si trovano aree di grasso protettive, come il petto e l'addome; anche in caso di carbonizzazione, è possibile raccogliere in modo affidabile campioni di costola in virtù del grasso sottocutaneo; la campionatura è facile, se comparata a quella del cranio.

Infatti, i campioni di cranio e costole possono essere facilmente raccolti durante l'autopsia, perché la craniotomia e la toracotomia sono le principale operazioni effettuate in un esame autoptico; quindi il tasso di "raccoglibilità" per cranio e costole è del 100%. Questa è una delle più solide ragioni per il loro uso come tessuto duro alternativo ai denti. Le unghie sono in una posizione leggermente inferiore a cranio e costole in termini di facilità di recupero e conservabilità, con un 92.9%, mentre i denti hanno un tasso di raccoglibilità dei campioni dell'88,1%

I risultati dell'analisi dei microsatelliti o STR (Short Tandem Repeats, usati per l'identificazione di un individuo) hanno mostrato che fino ad un mese dalla morte, cranio, costole e unghie possono essere usati come alternativa ai denti perché tutti i loci (posizioni dei geni nei cromosomi) possono essere analizzati. Dopo 3 mesi dalla morte, l'analisi degli STR nelle unghie perde metà della sua efficacia; per cranio e costole, dopo 5 mesi il numero di loci che possono essere analizzati inizia a decrescere gradualmente.

Concentrazione di DNA in denti, unghie, cranio e costole, da 2 giorni a 2 anni dalla morte di un individuo.
Source: Kaneko et al., 2015 

Dal punto di vista del sito di campionamento e del metodo di recupero, le costole potrebbero essere la prima scelta perché le loro preparazione prima dell'estrazione del DNA è la più facile. 

Fonti: 

- Budimlija, Z.M., Prinz, M.K., Zelson-Mundorff, A., Wiersema, J., Bartelink, E., MacKinnon, G., Nazzaruolo, B., Estacio, S.M., Hannessey, M.J., Shaler, R.C., 2003. World Trade Center Human Identification Project: Experiences with Individual Body Identification Cases. Croatian Medical Journal, 44 (3): 259-263
- Kaneko, Y., Ohira, H., Tsuda, Y., Yamada, Y., 2015. Comparison of hard tissues that are useful for DNA analysis in forensic autopsy. Legal Medicine, doi: 10.1016/j.legalmed.2015.07.001