DNAet ditt kan nå trekkes ut av luften

David Duffy, en dyrelivsgenetiker ved University of Florida, ville bare ha en bedre måte å spore sykdom hos havskilpadder. Så begynte han å finne menneskelig DNA overalt hvor han så.

I løpet av det siste tiåret har dyrelivsforskere foredlet teknikker for å gjenopprette miljø-DNA, eller eDNA - spormengder av genetisk materiale som alle levende ting etterlater seg. Et kraftig og rimelig verktøy for økologer, eDNA er over alt - svevende i luften, eller dvelende i vann, snø, honning og til og med koppen te. Forskere har brukt metoden til å oppdage invasive arter før de tar over, for å spore sårbare eller hemmelighetsfulle dyrelivspopulasjoner og til og med for å gjenoppdage arter som antas å være utdødd. eDNA-teknologien brukes også i overvåkingssystemer for avløpsvann for å overvåke Covid og andre patogener.

Men hele tiden gjenopprettede forskere som brukte eDNA, i det stille bulter og hauger av menneskelig DNA. For dem er det forurensning, en slags menneskelig genomisk bifangst som gjør dataene deres. Men hva om noen tar sikte på å samle menneskelig eDNA med vilje?

Nye DNA-innsamlingsteknikker er "som kattemynte" for politimyndigheter, sier Erin Murphy, en jusprofessor ved New York University School of Law som spesialiserer seg på bruk av nye teknologier i det strafferettslige systemet. Politiet har vært raske til å omfavne uprøvde verktøy, som å bruke DNA for å skape sannsynlighetsbaserte skisser av en mistenkt.

Det kan utgjøre dilemmaer for bevaring av personvern og sivile friheter, spesielt ettersom teknologiske fremskritt gjør det mulig å samle inn mer informasjon fra stadig mindre eDNA-prøver. Dr. Duffy og hans kolleger brukte en lett tilgjengelig og rimelig teknologi for å se hvor mye informasjon de kunne hente fra menneskelig DNA samlet inn fra miljøet under en rekke omstendigheter, for eksempel fra utendørs vannveier og luften inne i en bygning.

Resultatene av deres forskning, publisert mandag i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution, demonstrere at forskere kan gjenopprette medisinsk og anerkjent informasjon fra små fragmenter av menneskelig DNA som dveler i miljøet.

Rettsmedisinere og juridiske forskere sier at Florida-teamets funn øker behovet for omfattende genetiske personvernregler. For forskere fremhever det også en ubalanse i reglene rundt slike teknikker i USA – at det er lettere for rettshåndhevelsesmyndigheter å implementere en halvferdig ny teknologi enn det er for vitenskapelige forskere å få godkjenning for studier for å bekrefte at systemet selv virker.

Genetisk søppel til genetisk skatt

Det har vært klart i flere tiår at fragmenter av vårt DNA dekker planeten som søppel. Det så bare ikke ut til å ha noen betydning. Forskere mente at DNA i miljøet var for lite og for nedbrutt til å kunne gjenvinnes meningsfullt, langt mindre brukt til å identifisere et enkelt menneske, med mindre det kom fra forskjellige prøver som en blodflekk eller en gjenstand noen hadde rørt.

Naturforskere omfavnet miljø-DNA uansett fordi de bare leter etter svært små DNA-segmenter – skanning etter det de kaller strekkoder som vil identifisere skapningene i en prøve til et artsnivå. Men etter å ha funnet "overraskende" nivåer av menneskelig eDNA i prøvene deres mens de overvåket sykdom i havskilpadder i Florida, satte Dr. Duffy og teamet hans ut for å få et mer nøyaktig bilde av tilstanden til menneskelig DNA i miljøet, og for å se hvor mye informasjon den kan avsløre om mennesker i et område.

Som et bevis på konseptet i et av eksperimentene deres, tok forskerne opp en vannprøve i brusboksstørrelse fra en bekk i St. Augustine, Florida. Deretter matet de genetisk materiale fra prøven gjennom en nanopore-sekvenser, som tillater forskere for å lese lengre DNA-strekninger. Den de brukte kostet rundt 1000 dollar, er på størrelse med en sigarettenner og kobles til en bærbar datamaskin som en flash-stasjon.

Fra prøvene fant teamet mye mer leselig menneskelig DNA enn de hadde forventet. Og etter hvert som kunnskapen utvides om menneskelig genetikk, kan analyse av selv begrensede prøver avsløre et vell av informasjon.

Forskerne gjenfunnet nok mitokondrielt DNA – sendt direkte fra mor til barn i tusenvis av generasjoner – til å generere et øyeblikksbilde av den genetiske opprinnelsen til befolkningen rundt bekken, som omtrent stemmer overens med rasesammensetningen som er rapportert i de siste folketellingsdataene for området ( selv om forskerne bemerker at raseidentitet er en dårlig proxy for genetiske aner). En mitokondriell prøve var til og med fullstendig nok til å oppfylle kravene til føderal database for savnede personer.

De fant også nøkkelmutasjoner som har vist seg å bære en høyere risiko for diabetes, hjerteproblemer eller flere øyesykdommer. I følge deres data hadde noen hvis genetiske materiale dukket opp i prøven en mutasjon som kan føre til en sjelden sykdom som forårsaker progressiv nevrologisk svekkelse og ofte er dødelig. Sykdommen er arvelig og kan ikke oppstå før en pasient er i 40-årene. Dr. Duffy kunne ikke la være å lure - vet den personen det? Har personens familie? Har personens forsikringsselskap?

Overvåking og etterforskning

Anna Lewis, en Harvard-forsker som studerer de etiske, juridiske og sosiale implikasjonene av genetikkforskning, sa at miljø-DNA ikke hadde blitt mye diskutert av eksperter innen bioetikk. Men etter funnene fra Dr. Duffy og hans kolleger, vil det være det.

Teknologi fokusert på eDNA, sa hun, kunne brukes til overvåking av visse typer av mennesker - for eksempel personer med en spesifikk forfedres bakgrunn eller med spesielle medisinske tilstander eller funksjonshemninger.

Implikasjonene av slik bruk, er forskere enige om, avhenger av hvem som bruker teknologien og hvorfor. Mens sammenslåtte eDNA-prøver kan hjelpe folkehelseforskere med å bestemme forekomsten av en mutasjon som forårsaker en sykdom i et samfunn, kan den samme eDNA-prøven også brukes til å finne og forfølge etniske minoriteter.

Les hele historien her ...