La distribució geogràfica a la Mediterrània Nord-Oriental de la variabilitat genètica emprada en proves d’identificació individual (Genètica mediterrània, 48/2016)

Les proves d’identificació individual per ADN de restes humanes (des de cadàvers fins a restes de fluids corporals) fan ús de la variabilitat genètica existent en l’ADN humà. N’hi ha prou amb l’anàlisi de 13-16 loci STR per aconseguir una identificació individual unívoca de gran fiabilitat. Els loci STR consisteixen en repeticions breus en tàndem. La unitat de cada STR, de 2-13 nucleòtids, és comuna, però allò que varia entre individus és el nombre de repeticions seguides d’aquestes unitats. Conegudes aquestes regions o loci, a partir fins i tot de mostres relativament degradades d’ADN, és possible amplificar-les (reacció en cadena de la polimerasa, PCR) i mesurar la mida de l’amplicó. L’ús massiu d’aquestes tècniques d’identificació per ADN ha fet que s’hagi acumulat una gran quantitat de dades sobre aquests loci STR, tant pel que fa a les anàlisis practicades com per als estudis de validació per al seu ús en medicina legal. Aquesta acumulació de dades fa que sigui possible utilitzar-los per quelcom més que la identificació genotípica individual, i que s’hagin popularitzat intents per fer-los servir per estimar l’origen geogràfic de les persones. Andrea Novelleto i Francesco Messina, del Departament de Biologia de la Universitat Tor Vergata de Roma, han aplicat un kit de genotipatge de 16 loci STR a una gran població de voluntaris repartits per Itàlia, Grècia i Turquia, amb la finalitat de trobar patrons que responguin a la discontinuïtat geogràfica entre l’Europa i l’Àsia mediterrànies i al llegat de migracions antigues. En un article a la revista PLoS One expliquen què han trobat.

Mapes basats en les 41 localitats analitzades per Messina et al., d’acord amb el primer component principal (A i C) i el segon component principal (B i D).

Una col·laboració italo-greco-turca

Andrea Novelleto i Francesco Messina, de la Universitat “Tor Vergata” de Roma, conceberen aquest estudi, en la metodologia del qual també col·laborà la seva companya Carla Jodice. Correspongué a Messina la tasca de curar de les dades i de fer-ne l’anàlisi formal. En la investigació col·laborà amb Messina, Andrea Finocchio, del mateix Departament. Ja fora de Roma, participaren Nejat Akar, del Departament de Pediatria de l’Hospital de la Universitat TOBB d’Economia i Tecnologia d’Ankara; Aphrodite Loutradis, de Centre Nacional de Talassèmies d’Atenes; Emmanuel I. Michalodimitrakis, del Departament de Ciències Forenses de l’Escola de Medicina de la Universitat de Creta, a Heràkleio; i Radim Brdicka, de l’Institut d’Hematologia i Transfusió de Sang (ÚHKT) de Praha.

La recerca que realitzen segueix la línia popularitzada ja per Luigi Luca Cavalli-Sforza (*Zêna, 25.1.1922), especialment en l’obra (co-escrita amb Paolo Menozzi i Alberto Piazza) The History and Geography of Human Genes (Princeton University Press, 1994). En les dues dècades transcorregudes, l’acumulació de dades genètiques (i àdhuc genòmiques) de poblacions humanes ha estimulat els estudis sobre la variabilitat geogràfica i etnogràfica de la genètica humana. Integrar-la amb les dades que forneixen la paleoantropologia i l’arqueologia és certament potser una mica més difícil que no pas pensava Cavalli-Sforza. Però si fa sis o set dècades, els pocs marcadors hereditaris de biologia relativament coneguda eren els grups sanguinis, la biologia molecular ho ha amplificat, tant en termes de proteïna com, sobretot, en termes d’ADN. El que es tracta no és pas tant de fer una geografia de gens humans, com de fer una descripció geogràfica de la genètica de poblacions humanes, i per això cal saber traslladar la complexitat de cada tret mendelià a unes conclusions que siguin prou intel·ligibles.

El curs de la investigació de Messina et al., fou supervisat per Novelleto, i validat per Messina i Finocchio. Fou Novelleto qui realitzà un esborrany de l’article que, després d’ésser revisat per Messina i Jodice, fou presentat a PLoS One el passat 3 d’agost. L’article fou acceptat el 8 de novembre, i ha estat publicat el dia 29.

Les mostres utilitzades

Els grups de recerca participants aportaren mostres de col·leccions aplegades entre els anys 1980 i 2000. En total es corresponen a 40 localitats:
– Itàlia Central (2-5).
– Pulla (6, 7, 9-11).
– Calàbria i Sicília (8, 12-19).
– Grècia Occidental (20-22).
– Grècia Oriental (23-26).
– Creta Occidental (31-32).
– Creta Oriental (30, 33-34).
– Mediterrània Nord-Oriental (35, 39-40).
– Illes Egees (27-29).
– Mar Negra (37).
– Anatòlia Central.

De cada mostra hom té dades del lloc de residència i de l’origen dels pares. D’aquestes col·leccions eren exclosos els immigrants recents, encara que provinguessin de localitats veïnes. Les mostres, més enllà d’aquestes dades de localització, eren anonimitzades. El consentiment que, abans del 1995, sovint consistia únicament en una aprovació oral, incloïa, segons els autors, la conservació indefinida de mostres de sang o de l’ADN extret de la sang. El Comitato Etico Indipendente de la Universitat “Tor Vergata” de Roma, aprovà l’estudi present el 21 de novembre del 2014, atenent al caràcter anònim de les mostres i al compliment de les regulacions sobre consentiment vigents en el moment de la presa.

Com a grup de referència nord-occidental, Brdicka aportà mostres procedents de Moràvia, entesa com a representatives de la població centre-europeu. Com a grup de referència sud-oriental es considerà com a 41a localitat mostres obtingudes a Palestina pel Centre d’Estudi del Polimorfisme Humà (CEPH).

Comptat i debatut, es realitzaren 1984 assaigs amb un kit comercial d’identificació per 16 STRs autosòmiques (AmpF/STR NGM SElect, de Life Technologies). Després de l’anàlisi, hom descartà 19 individus de les mostres per parentiu estret (12 casos de pares i fills, i 7 casos de germans de pare i mare). En el conjunt final, doncs, hi foren representats 1559 individus.

De les freqüències genotípiques als components principals

Per a cadascuna de les localitats, hom obté les freqüències al·lèliques per cadascun dels 16 STR analitzats. Com a paquet bioinformàtic empren l’R d’adegenet que, amb les freqüències d’al·lels de tots els loci realitzà una anàlisi de components principals que considera alhora la variança de freqüències entre localitats i la similitud entre les localitats segons el grau de connexió espaial. En aquest cas, trobaren 288 al·lels diferents per als 16 loci estudiats.

Les localitats es poden classificar segons la distància geogràfica als pols externs que representen Moràvia i Palestina, bo i considerant també que la Mar Mediterrània reparteix les localitats analitzades entre les penínsules itàlica, hel·lènica i anatòlica.

La perspectiva històrica

Per tal d’extreure conclusions sobre els fluxos genètics històrics entre les localitats analitzades, Messina et al. empren dos models:
– el Model 1 parteix d’una escissió d’una població gran (100.000 còpies genètiques) que hauria crescut a una taxa de 0,02/generació, amb un temps de generació de 29 anys.
– el Model 2 parteix de tres poblacions, que haurien bescanviat gens a diferents taxes, sota una taxa migratòria de 0,01.

Els moviments migratoris històrics considerats en l’elaboració dels models són els següents:
– l’entrada de l’home anatòmicament modern a Europa.
– la difusió de la cultura neolítica, que degué comportar una entrada de persones, collites i ramats cap a Occident, segurament en diferents onades de migracions marítimes.
– les colonitzacions hel·lèniques del segle VIII a.e.c.
– les migracions i conquestes que registra la història escrita en els darrers 25 segles tan a Anatòlia com a Balcans meridionals.

La voluntat de l’estudi de Messina et al. no és pas tant la de contribuir a resoldre aquestes qüestions com per veure quins resultats hom obtindrà aplicant un kit comercial d’identificació genètica individual. Els marcadors analitzats tenen un gran polimorfisme individual i això pot fer que, quan s’analitzen des del punt de mira de la genètica de poblacions, generin un soroll considerable.

La diversitat al·lèlica dels 16 STR analitzats

Per als 1559 subjectes finalment seleccionats s’obtingueren, com hem dit, 288 al·lels diferents per als 16 loci STR analitzats. Cal dir que dels 288 al·lels, n’hi ha 27 que no són considerats en l’escala al·lèlica del fabricant del kit. Els autors, doncs, opten per denominat aquests 27 al·lels “fora d’escala” segons el pes molecular corresponent.

No tots els 16 loci STR són igualment polimòrfics. Els que ho són menys presenten, en les mostres analitzades 9 al·lels diferents (com és el cas dels loci D10S1248, D16S539 i TH01). El més polimòrfic, SE33, arriba a presentar 65 al·lels diferents en les mostres de Messina et al., dels quals un bon nombre són al·lels “fora d’escala”.

Dels 1559 subjectes analitzats, doncs, no hi havia ni un sol genotip repetit. De fet, segons el fabricant del kit, la probabilitat que dues persones (fora del cas de bessons univitel·lins) comparteixin genotip és de 2,35·10-21.

L’estructuració espacial de les dades obtingudes

No és fàcil per als autors trobar patrons geogràfics amb les dades crues. Però si s’agrupen les localitats en 11 regions, comencen a veure un patró geogràfic. Les mostres d’Anatòlia mostren afinitat per les de Palestina, mentre les de Creta i la Grècia Continental ho fan cap a les de Moràvia; les mostres italianes adopten una posició més central.

L’anàlisi espacial de components principals (sPCA) tradueix millor les dades que no pas una anàlisi de components principals que no tingui present les connexions geogràfiques entre localitats.

El primer component principal (sPC1) troba una polaritat Moràvia-Palestina. Amb Moràvia s’arrengleren les mostres italianes; mentre que amb Palestina ho fan les mostres gregues i turques. Aquest patró té excepcions. A Itàlia, el Cilento i Locri mostren més afinitat cap a la banda oriental, mentre que a Grècia, Agrínion (Etòlia-Acarnània) i l’illa de Quios (Jònia) tenen més afinitat cap a la banda occidental.

El segon component principal (sPC2) troba de nou una polaritat Moràvia-Palestina. Com abans, les mostres de Turquia mostren afinitat amb les de Palestina. Però en aquest cas, les mostres de la Creta Occidental i de la Grècia continental s’acosten a les de Moràvia. Les mostres de Creta Oriental i bona part de les mostres italianes adopten valors intermedis.

Messina et al. valoren la contribució dels diferents al·lels a aquests components principals. Seleccionen els 8 al·lels més rellevants en els components principals espacials, i exploren si és possible només amb ells de reproduir aquests patrons. Els patrons est-oest es reprodueixen, si bé s’altera la posició d’algunes de les localitats.

En resum, Messina et al, remarquen que les anàlisis forenses d’identificació individual d’ADN contenen fins a cert punt informació sobre l’origen geogràfic de l’individu. Ara bé, aquesta informació no semblaria suficient per fer una identificació unívoca d’origen geogràfic o etnogràfic d’un individu amb la mera informació fornida pel genotip dels 16 STR.

Lligams:

Spatially Explicit Models to Investigate Geographic Patterns in the Distribution of Forensic STRs: Application to the North-Eastern Mediterranean. Francesco Messina, Andrea Finocchio, Nejat Akar, Aphrodite Loutradis, Emmanuel I. Michalodimitrakis, Radim Brdicka, Carla Jodice, Andrea Novelleto. PLoS ONE 11: e0167065 (2016).

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: