05/10/2021 - 12:11
O Parabon Nanolabs, empresa americana que desenvolve nanofarmacêuticos e fornece serviços de fenotipagem de DNA para órgãos policiais, preparou uma atração especial para sua participação no 32º Simpósio Internacional de Identificação Humana (Ishi), realizado esta semana em Orlando, Flórida (EUA): ali serão apresentados pela primeira vez os rostos reconstituídos de três múmias antigas de uma antiga comunidade do Nilo no Egito conhecida como Abusir el-Meleq. As amostras de múmias, com idade estimada entre 2.023 e 2.797 anos, foram processadas por pesquisadores do Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana e da Universidade de Tübingen, na Alemanha (Schuenemann et al. 2017).
O reparo de danos enzimáticos foi realizado em cada amostra, após o qual elas foram sequenciadas com um ensaio de captura visando 1,24 milhão de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e alinhados ao genoma de referência humano. O Parabon usou os dados de sequenciamento do genoma completo, que estão publicamente disponíveis no European Nucleotide Archive (ENA), e selecionou três amostras com dados da mais alta qualidade para analisar.
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A empresa acredita que esta é a primeira vez que uma fenotipagem abrangente de DNA foi realizada em material humano dessa idade. Os resultados estão sendo apresentados à comunidade forense no pôster nº 51 do Ishi.
Avanços recentes
O trabalho apresentado foi possível devido aos avanços recentes da bioinformática no campo da imputação de baixa cobertura, que permite a determinação altamente precisa de genótipos de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP, na sigla em inglês) comuns a partir de dados de sequenciamento de baixa cobertura. As coberturas de sequenciamento para as três amostras de múmia foram de apenas 0,13X, 0,23X e 0,96X, respectivamente, o que significa que cada posição no genoma foi coberta menos de uma vez em média.
Como os indivíduos possuem duas cópias de cada SNP, apenas 0,1%, 0,3% e 2,8% dos SNPs, respectivamente, poderiam ser chamados diretamente dos dados, o que não seria informação suficiente para a previsão do fenótipo ou para a imputação tradicional. Com a imputação de baixa cobertura, no entanto, as taxas de chamadas de SNP saltaram para 29%, 39% e 65%, respectivamente.
A drª Janet Cady, bioinformática do Parabon e analista da Whole Genome Sequencing (WGS), que liderou o trabalho, está entusiasmada com os resultados. “O Parabon é líder em análise forense de microarranjo há anos e, com a introdução dessa nova tecnologia de imputação, agora podemos lidar com as amostras mais desafiadoras, antigas ou forenses”, disse ela.
Mediterrâneo e Oriente Médio
Após a etapa de imputação, o Parabon aplicou seu modelo de fenotipagem de DNA instantâneo, o Snapshot, a cada uma das três amostras de múmia. O Snapshot foi projetado para operar em amostras forenses desafiadoras, portanto, é calibrado especificamente para lidar com dados ausentes, alguns dos quais permanecem mesmo após imputação de baixa cobertura. Ele previu a ancestralidade de cada múmia, pigmentação e morfologia facial.
Curiosamente, determinou-se que a ancestralidade era mais semelhante aos indivíduos modernos do Mediterrâneo e do Oriente Médio do que aos egípcios modernos. Previu-se que suas compleições fossem castanhas claras, com olhos e cabelos escuros e sem sardas. Esses resultados são altamente consistentes com as conclusões de Schuenemann et al. de que “os antigos egípcios compartilhavam mais ancestrais com os do Oriente Médio do que os egípcios de hoje, que receberam uma mistura subsaariana adicional em tempos mais recentes” e que eles tinham um alelo para pele mais clara.
Diferenças enfatizadas
A morfologia facial tridimensional foi inferida através da previsão dos valores dos componentes principais da face (PCs), que foram então transformados em malhas gráficas 3D. As previsões de rosto foram comparadas entre si, e mapas de calor foram calculados para mostrar as diferenças entre os sujeitos. Essas diferenças foram então enfatizadas para criar rostos combinados em seguida com as previsões de pigmentação para criar composições da provável aparência dos indivíduos aos 25 anos pelo artista forense do Parabon.
“É ótimo ver como o sequenciamento do genoma e a bioinformática avançada podem ser aplicados a amostras de DNA antigo”, disse a drª Ellen Greytak, diretora de Bioinformática do Parabon. “Assim como nos casos de polícia do Parabon, essas técnicas estão revolucionando a análise de DNA antigo porque operam em DNA fragmentado e mostraram ser sensíveis a apenas 10 picogramas de DNA.”
O pôster científico pode ser baixado do site da Parabon em https://snapshot.parabon.com/ishi2021-poster.
