Evaluation of extraction methods for detection of human DNA in soil samples from crime scenes.

Abstract

The aim of the project was to investigate and evaluate different extraction methods for detection of human DNA in environmental crime scene samples containing soil. Soil is a complex and heterogeneous material consisting of several inhibitory compounds, which makes it difficult to extract DNA from such samples. The investigation included the evaluation of 19 different extraction methods based on several extraction principles. Both commercial kits and in-house extraction methods were tested. Different soil types were collected in order to examine if the capacity of the extraction methods differed between these different soil types. A “drying study” was performed, where soil was spiked with different tissue samples (saliva, blood and semen) 24 hours prior to extraction. This was done to mimic a realistic crime scene situation as the DNA samples often lies in soil for several days before they are analyzed. The DNA extracts were quantified using qPCR.

The extraction methods were first examined in a larger screening with a low amount of soil spiked with 50 !L of human saliva. This screening was necessary to exclude some of the inefficient methods from the investigation. The methods were compared with respect to DNA yield and PCR inhibition ratios. The second screening included NucleoSpin Soil DNA kit, E.Z.N.A Soil DNA kit and PowerMAX DNA Isolation kit, which were the three methods that showed the best results in the initial screening. These were further analyzed for two other soil types spiked with saliva and two other tissue types. The results from the second screening showed that the three methods performed well for different soil types as well as for different tissue types after 24 hours drying. E.Z.N.A Soil DNA kit and PowerMAX DNA Isolation kit showed slightly better results than NucleoSpin Soil DNA kit in the drying investigation.

Popular Abstract (Swedish)

På senare år har polisen i Sverige börjat använda sig av spårhundar i sitt arbete för att säkra biologiska spår vid brottsplatser. En hund har tusen gånger mer känsligt luktsinne än människan vilket betyder att hundar kan hitta små biologiska spår, ofta blandade med jord, som är omöjliga för människan att se med blotta ögat. Det ökande användandet av spårhundar har lett till att fler biologiska prover skickas in för DNA-analys. I dagens läge finns inte en optimal rutinmetod för att utvinna DNA ur sådana prover och därför finns en efterfrågan att identifiera och utvärdera olika extraktionsmetoder med syfte att hitta en metod som är effektiv vid DNA-analyser av biologiska prov i jord.

När ett biologiskt spår hittas på en brottsplats skickas det in för DNA-analys. Tiden ett biologiskt spår ligger i naturen och tiden det tar mellan att spåret säkras på brottsplatsen till att det blir analyserat kan variera. Detta betyder att det biologiska spåret, i form av till exempel blod, saliv eller sperma, hinner torka in i jordmaterialet vilket försvårar extraktionen av DNA ur jordproverna. Därför är det önskvärt att hitta en metod som kan hantera prover likt dessa. Det är också önskvärt att metoden/erna ska kunna hantera en stor mängd jord.

Projektets laborativa arbete delades upp i två huvuddelar; den första utvärderingen inkluderade ett relativt stort antal olika metoder för extraktion av DNA ur jordprover följt av vidare utvärdering av de tre metoder som uppvisade högst koncentration utvunnet DNA ur jordproverna efter extraktion. DNA koncentrationen bestämdes med hjälp av realtids-PCR. Metoderna var baserade både på kommersiella kit, som köpts in, och in-house metoder. Den första screeningen inkluderade prov med en relativt stor mängd DNA (50 !l), i form av saliv, till en liten mängd jord (100mg). Detta gjorde det lättare att utesluta de extraktionsmetoder som inte hade förmågan att hantera jord överhuvudtaget. De tre mest effektiva metoderna testades sedan för olika jordtyper och också för andra vävnadstyperna - blod och sperma. Det var önskvärt att utvärdera några av extraktionsmetoderna när också proverna fått torkat in i jorden i 24 timmar, detta för att försöka utvärdera metodernas extraktionsförmåga ur så verklighetstrogna prover som möjligt.

De tre mest lovande extraktionsmetoderna, E.Z.N.A Soil DNA kit, NucleoSpin Soil DNA kit och PowerMAX DNA Isolation kit, visade alla goda kunskaper att extrahera DNA ur olika sorters jord. Testerna där jag lät blod, sperma och saliv torka in i jorden under 24 timmar visade däremot en markant skillnad i extraktionseffektivitet mellan de olika metoderna. Extraktionerna med NucleoSpin Soil DNA kit visade en markant lägre koncentration utvunnet DNA vilket betyder att E.Z.N.A Soil DNA kit och PowerMAX DNA Isolation kit visade sig vara de mest effektiva för extraktion av DNA ur jordprover. De båda metoderna gav DNA- koncentrationer som gott och väl räcker för att generera fullgoda DNA-profiler.

• author: Agerås, Josefine
• supervisor: Johannes Hedman; Linda Jansson
• organization: Biotechnology
• course: KMB820 20151
• year: 2015
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• language: English
• id: 7863670
• date added to LUP: 2015-10-05 15:45:20
• date last changed: 2015-10-05 15:45:20