Antik Kemik Örneklerinin DNA Açısından Seçimi

Bu yazımda sizlere insan kemik örneklerinden DNA çalışması yapılırken daha iyi sonuç elde etmek için dikkat edilmesi gerekenleri dünya genelinde yapılan çalışmalar ve yayımlanan makaleler ile paylaşacağım.

DNA İzolasyonu İçin Hangi Kemikler Tercih Edilmelidir?

-Deneyimlerimize ve diğer araştırmacılara göre, dişlerden elde edilen DNA’nın kalitesi genellikle kemiklerden elde edilen DNA’dan daha yüksektir. Öte yandan, uzun kemiklerden elde edilen DNA’nın kalitesi, kafataslarından veya kaburgalardan elde edilen DNA’dan daha yüksektir. (DNA Typing from Skeletal Remains: Evaluation of Multiplex and Megaplex STR Systems on DNA Isolated from Bone and Teeth Samples – 2019 )

-Alt ekstremite kemiklerinin yoğun kortikal kısımları ve dişlerin daha sert dokuları, daha az yoğun süngerimsi kemiğe kıyasla DNA profilleri oluşturmada sürekli olarak güvenilir olma eğilimindedir. (DNA recovery and analysis from skeletal material in modern forensic contexts – Krista E. Latham and Jessica J. Miller – 2019)

-Edson ve arkadaşları (2009), 1992-2009 yılları arasından seçilen 558 kafatası kemiğinden mtDNA çalışması yapmıştır.

Yaptıkları çalışmada kafatasının frontal kısmından %68 oranında, occipital kısmından %65 oranında, parietal kısmından %52 oranında ve temporal kısmından da %90 oranında başarı sağlamışlardır. Araştırmacılar, temporal kemikteki bu yüksek başarı oranını, temporal kemiğin memeli canlılardaki en sert ve en yoğun kemik olması ve diğer kemiklere göre çevresel şartlara karşı daha iyi korunmasına bağlamaktadır. Prinz ve arkadaşları (2007) antik DNA çalışmalarında ve adli genetik çalışmalarında, kemik yoğunluğunun DNA’nın korunması ile doğrudan bağlantılı olduğu ve vücudun ağırlığını taşıyan femur ve tibia gibi kemiklerin seçilmesinin daha uygun olduğu görüşündedir. (Ankara Üniversitesi- BAZI ANADOLU ANTİK KENTLERİNDEKİ KAZILARDAN ÇIKARILAN KEMİKLERİN DNA ANALİZİ – Evrim TEKELİ- 2017)

-Leney (2006), 2.Dünya Savaşı, Kore Savaşı ve Vietnam Savaşında kimliği belirlenemeyen yaklaşık 2000 insana ait kemik ve dişten mitokondriyal DNA çalışması yapmıştır. Örnekler arasındaki kütle farkının değişiklik göstermesinden dolayı elde edilen DNA’nın kalitesinin değiştirdiğini belirtmiştir. Tibia, femur mandibula, birinci matatarsel ve dişin bu açıdan iyi bir DNA kaynağı olduğunu vurgularken, kafatasından oldukça az miktarda DNA elde ettiğini belirtmiştir. (Ankara Üniversitesi- BAZI ANADOLU ANTİK KENTLERİNDEKİ KAZILARDAN ÇIKARILAN KEMİKLERİN DNA ANALİZİ – Evrim TEKELİ- 2017)

-Kemik örnekleri için, çalışmalarda en yaygın olarak kullanılan iskelet elemanı, örneklerin %38’ini oluşturan femurdu. Bunu humerus, metakarplar ve tarsallar izledi. Gram başına en fazla DNA veren iskelet elemanları, ortalama verimlerin 50 ng/g’nin üzerinde veya buna eşit olduğu tarsallar, falankslar, karpallar, metakarplar, metatarsallar ve patellalardı. En düşük DNA verimi ve STR profilleme başarısı ulna, radius ve humerus örneklerinde kaydedildi. (Forensic DNA extraction methods for human hard tissue: A systematic literature review and meta-analysis of technologies and sample type-2023)

-Kemikten DNA ekstraksiyonu için en iyi örnekler diş ve femurdur. En iyi sonuçların azalan sırası şu şekildedir: femur > diş > tibia > fibula > humerus > radius > ulna. Sıcaklık, nem, pH değeri ve topraktaki mikrobiyal kolonizasyonun genel derecesi gibi çevresel koşullar, DNA’nın korunmasında önemli rol oynayan çevresel etkilerdir. (Journal of Applied Biotechnology Reports-A New and Efficient Method for DNA Extraction from Human Skeletal Remains Usable in DNA Typing- 2017)

-Femur kemiği her zaman örnek almak için en iyi postkranial iskelet elemanı olmayabilir, ancak en güvenilir olanıdır. Bu durum büyük olasılıkla kemik yapısının yoğunluğunun mevcut DNA’ya sağladığı korumadan kaynaklanmaktadır. İskelet kalıntılarının ayrı gömülerde olduğu ve minimum düzeyde karışmanın olduğu durumlarda, metatarsal ve metakarpal kemikler hem organik hem de inorganik saflaştırma ile iyi sonuç vermektedir. (Process Improvements for the Extraction of DNA from Skeletonized Human Remains – Suni M. Edson- 2019)

DNA İzolasyonunda Yumuşak Doku Neden Tercih Edilmemelidir?

-Deneysel sonuçlar kemikten elde edilen aDNA verimliliğinin yumuşak dokudan elde edilenden daha fazla olduğunu desteklemektedir. Küçük kemiklerden parçacıklar ya da uzun kemiklerden sondaj veya kesitler alınarak elde edilen 100-200 mg’lık kemik tozu aDNA çalışması için genellikle yeterlidir. Kemik dokular kullanılırken bunlardan lezyonsuz olanlar seçilmelidir; çünkü lezyonlar kontaminasyon için ciddi bir kaynak oluştururlar. (Türkiye Klinikleri J Foren Med-Special Topics 2017–Antik DNA (aDNA) Çalışmalarından Elde Edilen Bilgiler)

-Clisson vd. (2002) çalışmasında Kazakistan’ın doğusunda bulunan bir yerleşimde korunmuş vaziyette iki iskeletten kas, kemik ve beyin dokularından DNA elde edilmiş ve mtDNA ile STR analizleri yapılmıştır. Yumuşak dokularında PZR inhibisyonunun yüksek olması nedeni ile sonuçları verimli olmamakla birlikte kemik dokusundan başarılı sonuçlar elde edilmiştir. (Hacettepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Antropoloji Anabilim Dalı ÇİNE-TEPECİK İNSAN İSKELET KALINTILARININ ARKEOGENOMİK ANALİZİ-2019)

-aDNA izole etmek için kaynak olarak yumuşak dokuların kullanılması durumunda, öncelikle yüzeyle teması olmayan ve kurumuş haldeki yumuşak doku örnekleri seçilmelidir. Kurumuş haldeki yumuşak dokuda sıvı oranının düşük olması dokuyu ve dolayısıyla da DNA’yı suyun ya da nemin neden olduğu hidrolitik zararlardan koruyabilir. (Türkiye Klinikleri J Foren Med-Special Topics 2017-Antik DNA (aDNA) Çalışmalarından Elde Edilen Bilgiler)

DNA İzolasyonunda Süngerimsi Kemik Neden Tercih Edilmemelidir?

Trabeküler(süngerimsi) kemik, kortikal(sert) kemiğe göre daha az yoğundur ve daha gözenekli bir yapıya sahiptir. Bunlar uzun kemiklerin ucunda ve düzenli kemiklerin içi ile düz kemiklerde bulunurlar. Kortikal kemikler, gözenekli yapıya sahip kemiklere göre daha iyi korunmaktadır. Süngerimsi kemikler kortikal kemiklere göre daha fazla DNA eldesi sağlar, ancak kontaminasyon riskinden dolayı antik DNA çalışmalarındaki kullanımı için güvenilirliği tartışılmaktadır ve kullanımı çok uygun görülmemektedir. Ayrıca süngerimsi kemikler gözenekli yapıya sahip oldukları için mikrobiyal degredasyon daha fazladır ve bu durum kontaminasyona neden olmaktadır. (Ankara Üniversitesi- BAZI ANADOLU ANTİK KENTLERİNDEKİ KAZILARDAN ÇIKARILAN KEMİKLERİN DNA ANALİZİ – Evrim TEKELİ- 2017)

-Süngerimsi kemikten sıkı kemiğe oranla daha fazla DNA elde edildiği bildirilse de porlu yapısı nedeniyle kontaminasyona açık olduğu düşünülmektedir. (İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ-ANTİK DNA ÖRNEKLERİNDE TİCARİ STR KİTLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI-Fulya Eylem YEDİAY)

-Süngerimsi kemikte aDNA eldesi kompakt kemiklerden daha fazla oranda gerçekleşsede kontaminasyona daha açık olduğu yapılan çalışmalar ile desteklenmiştir. Bu nedenle süngerimsi kemikler çalışmalarda tercih edilmemektedir. (Hacettepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Antropoloji Anabilim Dalı ÇİNE-TEPECİK İNSAN İSKELET KALINTILARININ ARKEOGENOMİK ANALİZİ-2019)

KEMİK NEDİR? HİDROKSİAPATİT VE DNA İLİŞKİSİ