ヒトの歯から核DNAを回収するためのセメント質のターゲットサンプリングと一般的な除染方法の影響

Targeted sampling of cementum for recovery of nuclear DNA from human teeth and the impact of common decontamination measures.

抄録

背景:

歯は、断片化された劣化した人骨を識別するための貴重なDNAの供給源である。歯髄のDNA源としての価値はよく知られているが、歯の硬組織におけるDNAの量と性質についてはあまり研究されていない。このような知識がないと、一般的な除染、サンプリング、DNA抽出の技術は最適ではないかもしれません。特定の歯牙組織を対象にしたサンプリングは、DNAプロファイリングの成功率を最大化すると同時に、手間のかかるサンプリングプロトコルやDNA抽出技術の必要性を最小限に抑え、ワークフローと効率を向上させることができる。我々は、劣化していないヒトの歯の細胞DNAの位置を決定し、最もアクセスしやすくサンプリングしやすい歯科組織であるセメント質からの核DNAの収量を定量化し、一般的な除染方法である次亜塩素酸ナトリウム（漂白剤）による処理の効果を調べることを目的とした。また，漂白剤の濃度と暴露時間が歯の核DNAに及ぼす影響を，組織学的および定量的PCR法を用いて検討した。

BACKGROUND: Teeth are a valuable source of DNA for identification of fragmented and degraded human remains. While the value of dental pulp as a source of DNA is well established, the quantity and presentation of DNA in the hard dental tissues has not been extensively studied. Without this knowledge common decontamination, sampling and DNA extraction techniques may be suboptimal. Targeted sampling of specific dental tissues could maximise DNA profiling success, while minimising the need for laborious sampling protocols and DNA extraction techniques, thus improving workflows and efficiencies. We aimed to determine the location of cellular DNA in non-degraded human teeth to quantify the yield of nuclear DNA from cementum, the most accessible and easily sampled dental tissue, and to investigate the effect of a common decontamination method, treatment with sodium hypochlorite (bleach).We examined teeth histologically and subsequently quantified the yield of nuclear DNA from the cementum of 66 human third molar teeth. We also explored the effects of bleach (at varying concentrations and exposure times) on nuclear DNA within teeth, using histological and quantitative PCR methods.

結果:

組織学的に、歯髄とセメント質には有核細胞が存在することが確認されたが、象牙質には存在しなかった。セメント質からの核DNAの採取量には個人差があったが、すべての試料から、短いタンデムリピート（STR）プロファイルを作成するのに十分なDNAが得られた（わずか20mgの組織から）。個人間の収量の違いは、ドナーの年齢や性別に影響されなかった。2.5%の希薄な溶液を用いた1分間の漂白処理は、目に見える核物質を損傷し、セメント質からのDNA収量は1桁減少した。

RESULTS: Histology confirmed the presence of nucleated cells within pulp and cementum, but not in dentine. Nuclear DNA yields from cementum varied substantially between individuals but all samples gave sufficient DNA (from as little as 20 mg of tissue) to produce full short tandem repeat (STR) profiles. Variation in yield between individuals was not influenced by chronological age or sex of the donor. Bleach treatment with solutions as dilute as 2.5% for as little as 1 min damaged the visible nuclear material and reduced DNA yields from cementum by an order of magnitude.

結論:

セメント質は歯からの核DNAの貴重な供給源であり、容易に入手できる。専門的な設備を必要とせず、多数の個人を迅速にサンプリングする必要がある場合（例えば、大規模災害の犠牲者の識別）や、歯髄が存在しない病気や劣化した歯からの供給源として好まれる可能性がある。無差別にサンプリングしたり、歯の表面を除染したりすると、このDNAが破壊され、STRタイピングの結果が出る可能性が低くなります。

CONCLUSIONS: Cementum is a valuable, and easily accessible, source of nuclear DNA from teeth, and may be a preferred source where large numbers of individuals need to be sampled quickly (for example, mass disaster victim identification) without the need for specialist equipment or from diseased and degraded teeth, where pulp is absent. Indiscriminant sampling and decontamination protocols applied to the outer surface of teeth can destroy this DNA, reducing the likelihood of successful STR typing results.