Estudos genéticos de uma coleção osteológica da época Medieval

Abstract

A extração de ADN e a obtenção de um perfil genético a partir de amostras de tecido ósseo torna-se bem mais desafiante e complexo do que em amostras de referência de sangue e saliva. Fatores como a temperatura, humidade, microrganismos, o pH do solo e o armazenamento, antes e após a exumação dos esqueletos, estão correlacionados com a preservação do ADN em material ósseo e podem condicionar a obtenção de bons resultados. O ADN antigo é caracterizado frequentemente por se encontrar muito fragmentado (cadeias curtas de ADN em média entre 100 a 500 pares de bases) e em pouca quantidade, devido aos processos de degradação que sofreu ao longo do tempo. Os principais problemas que a análise de ADN antigo enfrenta são a baixa concentração de moléculas ADN das amostras, a alta degradação e fragmentação das moléculas e a contaminação com ADN exógeno, seja ele externo ou associado aos métodos de laboratório. As técnicas para o estudo de ADN degradado têm vindo a ser cada vez mais desenvolvidas devido à sua utilidade em casos forenses, bem como em estudos populacionais e evolutivos. Neste trabalho pretende-se aplicar técnicas já comprovadas como sendo eficazes em amostras de tecido ósseo em 50 amostras de uma coleção osteológica da época Medieval, já previamente estudadas por métodos antropológicos. Métodos de STR, Mini-STR, InDel, Y-STR, Y-SNP e ADN mitocondrial são aplicados tanto nas amostras em estudo como em ossos de grupos controlo com o intuito de obter o perfil genético mais completo possível para cada uma das amostras. Os resultados demonstraram maior percentagem de amplificação em marcadores bialélicos bem como quanto menor forem os produtos de amplificação de cada marcador. Foi possível atribuir um género a alguns indivíduos da população medieval através de diversos métodos genéticos. Através dos haplótipos de ADN mitocondrial e Y-SNP's foi ainda possível determinar a origem geográfica da linhagem materna e paterna respetivamente para algumas das amostras estudadas. A partir do conjunto de técnicas aplicadas concluiu-se que as amostras em estudo se encontram num elevado estado de degradação, não permitindo a reprodutibilidade desejada dos resultados, devido ao efeito estocástico característico de amostras antigas de tecido ósseo.

DNA extraction and genetic profiling in bone tissue samples are considered much more challenging and complex when compared with reference blood and buccal swabs samples study. Temperature, humidity, microorganisms, pH and the storage conditions before and after exhumation are related to DNA preservation of the bone material and can limit good results achievement. Ancient DNA is characterized by being frequently fragmented (short DNA chains with an average of 100 and 500 base pairs) and in small quantities, due to degradation processes over time. The main problems that ancient DNA faces are the low concentration of DNA molecules in the samples, the high degradation and fragmentation of molecules, and the contamination with exogenous DNA, both external and related to laboratory methods. The techniques applied for the study of the degraded DNA have been improving as a result of its utility in forensic, population and evolutionary cases. In this study, techniques already proven effective in fresh bone tissue were applied in 50 samples of an osteological collection from the medieval times, previously studied by anthropologic methods. STR, Mini-STR, InDel, Y-STR, Y-SNP and mitochondrial DNA are implemented both in the study’s samples and in control group bones, with the objective of obtaining the most complete genetic profile possible from each of the samples. The results demonstrated a greater percentage of amplification in biallelic markers, and in amplification products with smaller dimensions, for each marker. It was possible to attribute a gender to some of the individuals from the medieval population through diverse genetic methods. From the mitochondrial DNA haplotypes and Y-SNP’s, it was also possible to determine the geographical origin of, not only the maternal, but also the paternal lineage, respectively, for some of the studied samples. From the set of the applied techniques, we conclude that the samples in study are in a high degradation state and do not allow desirable reproducibility of the results, due to the stochastic DNA pattern characteristic of ancient bone samples.