Določitev znotraj-kostne variabilnosti v količini DNA malih kosti za molekularno genetske identifikacije z računalniško tomografijo

Geršak, Živa Miriam (avtor), Salapura, Vladka (mentor), Zupanič Pajnič, Irena (komentor)

Uvod Pridobivanje DNA iz skeletnih ostankov je ključno v forenzičnih in arheoloških raziskavah, pri čemer na učinkovitost vplivajo zgradba, gostota kosti ter pogoji pokopa. Čeprav je skalnica najbogatejši vir DNA, njeno destruktivno vzorčenje omejuje uporabnost. V tej študiji smo raziskali potencial šestih manjših skeletnih elementov kot alternativni vir DNA za molekularno genetske identifikacije. Materiali in metode Analizirali smo 137 kosti (pogačica, petnica, skočnica, čolnič, kocka, medialna klinasta kost) iz množičnega povojnega grobišča druge svetovne vojne. Uporabili smo DSCT s posebej prilagojenim protokolom za prikaz kompaktne in spongiozne kostnine ter določitev ROI za merjenje kostne gostote v HU. Za primerjavo smo vključili še 25 pogačic iz arheološkega najdišča. Vzorce smo očistili in jih razrezali glede na CT analizo. Iz kostnega prahu smo nato po postopku popolne demineralizacije DNA izolirali, očistili in kvantificirali z metodo kvantitativnega PCR. Osemnajstim izbranim vzorcem smo določili avtosomne označevalce STR. Zaradi približno normalne porazdelitve podatkov smo statistično pomembne razlike analizirali znotraj 95% intervalov zaupanja in korelacije s Spearmanovim koeficientom. Rezultati DSCT je razkril edinstveno mikrostrukturo kosti ter omogočil natančno izbiro mest za vzorčenje. Značilne znotraj kostne razlike v količini DNA so bile prisotne le pri petnici (sulkus > telo). Pogačice in čolniči so dosledno zagotavljali najboljšo ohranjenost DNA, medtem ko sta skočnica in petnica izkazovali večjo stopnjo razgradnje. Korelacija med gostoto kosti in količino DNA je bila nekonsistentna. Tipizacija označevalcev STR je bila uspešna pri vseh analiziranih vzorcih, s popolnimi profili, ki potrjujejo avtentičnost iz kosti pridobljene DNA. Pogačice so pokazale kontekstualno odvisne razlike: vzorci iz povojnega grobišča druge svetovne vojne so vsebovali večje količine in popolnejše profile v primerjavi z bolj degradiranimi arheološkimi vzorci, kar odraža vpliv časa pokopa. Zaključki Majhni skeletni elementi, zlasti pogačica in čolnič, predstavljajo zanesljivo alternativo skalnici za forenzično in arheološko izolacijo DNA. DSCT se je izkazal kot učinkovita metoda pri določanju optimalnih mest za vzorčenje, zmanjšanju destruktivnih postopkov in zagotavljanju konsistentnih primerjav znotraj iste kosti. Raziskava potrjuje uporabnost pogačice kot kakovostni in morfološko prepoznavi skeletni element za forenzično ter arheološko analizo DNA. Rezultati našega dela potrjujejo, da imajo pogoji pokopa in okolja ter kostna gostota pomemben vpliv na ohranjenost in količino DNA, najizraziteje pa nanjo vpliva čas.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: DSCT, DNA, 2. svetovna vojna, kostna gostota, skeletni ostanki, genetska identifikacija
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Organizacija: MF - Medicinska fakulteta
• Leto izida: 2026
• PID: 20.500.12556/RUL-178092
• Datum objave v RUL: 18.01.2026

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Determination of intra-bone variability in DNA yield of small bones for molecular genetic identification using computed tomography​

Izvleček

Introduction DNA recovery from skeletal remains is crucial in forensic and archaeological contexts, but it depends on the bone structure, density, and burial conditions. While the petrous bone yields the most DNA, its destructive sampling limits applicability. This study assessed the potential of six small skeletal elements as alternative sources for DNA for molecular genetic identification. Materials and Methods We analysed 137 bones (patella, calcaneus, talus, navicular, cuboid, medial cuneiform) from a post-WWII mass grave. Dual-source CT was used with a specially adapted and study-specific protocol to map compact and cancellous bone and determine ROI for measuring bone density in HU. Subsequently, 25 archaeological patellae were selected for comparison. After cleaning and CT-guided sectioning, the bone powder was processed using full demineralisation protocols. DNA was purified and quantified by quantitative PCR (qPCR). Eighteen samples underwent autosomal STR typing. Due to the non-normal distribution of the data, statistically significant differences were analysed with 95% confidence intervals and correlations using Spearman’s correlation test. Results DSCT revealed unique bone microarchitectures, enabling precise selection of sampling sites. Significant intra-bone variation in DNA yield occurred only in the calcaneus (sulcus > body). Patellae and navicular bones consistently yielded the highest DNA preservation, while talus and calcaneus showed greater degradation. Bone density correlated inconsistently with DNA yield across elements. STR typing was successful in all tested samples, with complete profiles confirming authenticity. Patellae exhibited context-dependent variation: post-WWII specimens produced higher yields and fuller profiles compared with more degraded archaeological samples, reflecting time-since-burial effects. Conclusions Small skeletal elements, particularly patellae and navicular bones, provide reliable alternatives to petrous sampling for forensic and archaeological DNA investigations. DSCT imaging proved effective for identifying optimal sampling regions, reducing destructive practices, and ensuring consistent intra-bone comparisons. The study confirms the usefulness of the patella as a high-quality and morphologically distinctive skeletal element for forensic and archaeological DNA analysis. Our results demonstrate that burial and environmental conditions, as well as bone density, significantly influence DNA preservation and yield, with time being the most decisive factor.

• Ključne besede: DSCT, DNA, WWII, bone density, skeletal remains, genetic identification