用NGS革新取证

1976年，一个14岁的男孩沿着宾夕法尼亚州东部的里海河散步，发现了一个被砍下的头颅和一个即将出生的胎儿。男孩跑回家去报警。在搜索了这一区域后，宾夕法尼亚州警方发现了一名孕妇的身体被分成三个手提箱。根据尸检，她被性侵犯，被勒死，颈部被近距离枪击。她死后被肢解了很可能是从80号州际天桥上扔下去的。

谋杀案发生一个月后，受害者的家人收到一封信，说她和她的男友搬到了康涅狄格州，并给他们的孩子取名路易斯。当她的家人质疑这封信是不是她写的时候，他们认为这对年轻夫妇可能已经搬走了，不想再联系了。

在接下来的44年里，100多名警察试图找出“贝丝·多伊”(Beth Doe)到底发生了什么。从2007年开始，当局挖掘了她的遗骸，并尝试使用牙科记录、指纹、面部重建和DNA。2020年11月，调查小组向Othram公司。，一个配备专有方法和Illumina的独特法医实验室NovaSeq™6000．他们用这种技术建立了贝丝·多伊的全面家谱资料。

与此同时，一个名叫小路易斯·科隆的人想知道他父亲的妹妹伊芙琳发生了什么事。自从她15岁和男友和孩子搬到康涅狄格州后，就再没有人联系过她。路易斯将他的DNA档案上传到多个家谱数据库，希望与他的姑姑和失散已久的表亲重新联系。

通过这些数据库，调查人员能够联系到路易斯，他恰好与多伊丝共享约1700厘米的DNA。厘摩(cM)是用来测量的单位人与人之间的遗传距离．1700cm的共享DNA落在Aunt /侄子关系的平均范围内。）

当执法联系Luis时，他和他的家人解释说，伊维利恩一直与她未出生的孩子的父亲一起生活，这是一个名叫路易斯拉的人。警方继续调查，并根据他们的研究结果和DNA测试的结果，向前迈进了2021年3月逮捕了塞拉，纽约巴斯司机的塞拉。他正在没有保释。

一个44年的案子怎么能在几周内从无果而终?三个词:下一代测序(NGS)。

在城墙里面
在休斯顿以北40分钟车程的德克萨斯州的伍德兰，大卫·米特尔曼博士建造了一个非常特别的实验室。这是美国或加拿大第一个也是唯一一个在法医环境中使用基因组测序技术的完全内部私人实验室。它的使命是“通过基因组学实现正义”，其理念是让正义民主化，就像过去几年基因健康测试普及一样。Mittelman说:“在任何一个街角，你都可以做DNA测试，看看你是否有患某种疾病的风险。”“但是你能去哪个街角破案呢?”

这是来自遗传学家的一个有趣的问题。Mittelman在人类基因组项目中的UT Southwestern Genomics核心在UT Southwestern Genomics核心中，研究了早期的单核苷酸多态性（SNP）阵列技术。他帮助在大学建立了第一阵列打印机，最终爱上了DNA测序。Mittelman继续在分子生物物理学中赢得他的博士学位，然后在Richard Gibbs培训，在贝勒医学院的人类基因组测序中心培训。他的研究计划使用测序旋转以更好地了解DNA损伤，修复和基因组编辑。他参与了1000个基因组项目的研究，并在弗吉尼亚理工学院生长弗吉尼亚州生物信息学院。2012年，他推出了一家名为Arpeggi的公司，将原始数据从Illumina开除miseq™并帮助简化了向医生和其他测序技术最终用户报告基因变异的流程。Arpeggi被拥有FamilyTree DNA的Gene by Gene收购。“因为我一直从事生物医学研究，所以这是我第一次看到DNA测试的应用完全是为了娱乐——只是人们想要追溯自己的祖先和寻找家庭成员。”正是他在FamilyTreeDNA的工作为他未来的创业埋下了种子。

多年以后，在2018年，Mittelman与几位前同事坐下来，问道:“如果法医今天才第一次被发明出来会怎么样?”考虑到我们现在拥有像NovaSeq这样强大的平台，它会是什么样子?”

当传统的法医实验室使用DNA测试时，目前的过程是进行过去三十年使用的法医检验。“这是一个非常相似的机器，用于用于人类基因组项目。现在，DNA取证铰链在DNA中的一小少数标记。这是非常限制的。“

美国每年发现4400具身份不明的尸体国家缺失和身份不明的人体系（namus）。无论是犯罪的受害者还是他们远离其他原因，这些人的大多数都没有被确定，每年人类遗骸和失踪人数都会积累。这国家司法研究所称之为“无声的大规模灾难”。

“我正试图将这种沉默和较小的灾难变得更少，”Mittelman说，“我们想向无名的声音，最终减少这些案例的积压的大小。”

他创立的这家公司聚集了超过25名计算机科学家、数据分析师、研究人员和“像我这样的实验室怪才”。奥瑟姆这个名字，是拜他所赐戒指之王“Othram”是守卫和保护米那斯提力斯的城墙的名字。他们的想法是，Othram的技术将为社会做同样的事情，帮助识别暴力罪犯，并确保身份不明和失踪的人可以与他们的家人团聚。

当奥瑟姆与执法机构合作时，任何人都可以向小组提出悬案。有时是侦探或法医，有时是非营利组织或关心此事的公民。只要执法部门还有剩余的证据，Othram就可以帮助重新审查这个案件并产生新的线索。许多悬案是由执法机构直接资助的。其中一些案件，包括许多尚未解决的性侵犯案件，是由司法部(Department of Justice)的性侵犯套件计划(sexual Assault Kit Initiative)等项目资助的。对于那些漏网或无法获得资金的案件，Othram将执法调查人员与私人捐赠者和基金会配对。甚至还有一个众筹网站，dnasolvesOthram运营这家公司是为了利用公众的支持。Othram努力建立受害者的档案，以便与其他档案进行比较，找到他们最近的亲属。有时候Othram会把一个案子从a转到Z，或者“从证据到答案”，其他时候，他们会简单地建立宗谱档案，供其他专业人士在搜索身份时使用。

与法医数据更深入
CODIS是联合DNA索引系统的缩写，由联邦调查局于1994年创建。它将受害者以及可能犯罪的人的DNA档案编入索引，所以如果他们再次犯罪，理想情况下他们可以很快被抓住。联邦、州和地方实验室可以对数据库做出贡献。从成立到今年3月，CODIS已经生产了超过550000的点击率根据FBI的说法。

但不是每个犯罪的人都在数据库中，如果你是一个未命名的受害者，你几乎不在数据库中。

此外，虽然CODIS存储了近2000万份个人资料，但这些资料本身往往不够详细，不足以帮助破案。许多个人资料并不与真实身份挂钩。

最初，Codis中的DNA谱由八个标记组成，或短串联重复（STR）。今天，近30年后，它只是20个标记。

问题就在这里。如果一个特定犯罪现场的20个标记与CODIS中已知的人不匹配，它就会一直待在那里，直到一个已确定的嫌疑人被抓住，并共享这20个相同的标记。

“如果你是我的兄弟姐妹，我们可能在20个标记中有10个相同，但如果你是我的表亲，我们很可能不会有任何相同的标记。因此，兄弟、父或子也必须在CODIS中。伊芙琳·科隆是一名15岁的怀孕少女据称与控制欲强的男友同居。她为什么会在CODIS?”

CODIS是一个强大的跟踪重复犯罪和确认身份的框架。然而，毫不奇怪，我们的国家DNA数据库帮助鉴定了大约1%的身份不明的遗体和15%的性侵犯工具包，根据法证学系在华盛顿特区。Mittelman解释说:“CODIS是一个重要的工具，但它只是一个工具。“在让受害者与家人重新建立联系方面，CODIS本身并不是很有价值。”

他的实验室观察了成千上万的标记。

当然，DNA测试并不是必要的，但没有它，执法必须使用其他方法来在调查中连接点。往往经常，时间和地理的差异创造了重大障碍。1966年，一个17岁的女孩淹死在德克萨斯州佩科斯的汽车旅馆游泳池。但她的父母在堪萨斯州报道她失踪，她和她的家人住在一起。地方执法开始在堪萨斯州寻找，但最终案件已经冷却了半个世纪。2020年8月，Othram从她骨骼的一块遗骸中开发了DNA提取物，并建造了一种谱图。然后，随着国家缺失和剥削儿童（NCMEC）和捐赠时间的支持，来自一家名为创新法医的公司的捐赠时间，一系列族裔搜索产生的调查引导。佩奇警察局随后遵循了领导，最终证实了淹死的女孩的身份。他们现在能够与她的兄弟姐妹联系，现在在70年代和80年代。经过50多年后，家庭仍然没有放弃希望他们失踪的妹妹会被确定。

1994年由渔民在一个湖泊中找到了另一个人，但他可能在20世纪80年代被谋杀。“当他被发现失踪时，他在失踪时，他的识别是什么时候盯着他的识别是断开的。DNA测试可以推动该墙壁，并帮助连接与时间和地理距离分开的事件。“

Othram桥接与DNA的间隙，实验室具有少于20人细胞（甚至不是纳米图中的一五分）。

Mittelman解释说:“法医数据总是很少。”“这总是吵了。”面临的挑战是将小的、降解的和损坏的DNA片段拼接在一起，通常还要对混合物中的所有不同的DNA进行分类。“测序仪非常非常，非常敏感的。他们会序列你的DNA，攻击你的人，这种细菌不可避免地造成法医证据，甚至可能已经在现场的动物。“而在医学和消费者基因组学中，样本将来自目前生活的单个人的血液或唾液，法医DNA可能来自旧骨片段，来自腐烂的组织学部分的组织，或在地毯上的干污渍．“挑战是如何采取这种多样化和异构的输入，其中许多从未在以前从未进行了测序，并从IT构建了一个可以与使用生物的新鲜DNA样本建造的型材进行比较。“

Othram开发了一种从骨头中提取DNA的专有方法，尽可能多地梳理和分离人类和非人类的DNA。

“当你测试DNA时，DNA会被消耗和破坏。如果测试失败，你就拿不到DNA了。你没有太多的机会去摆弄那个DNA。通常你只有一次机会。你也不想成为一家只搜集证据却什么都不提供的公司。”出于这个原因，Othram通过大量的研发和模拟案例工作不断完善其流程，并在接手之前对每个案例进行评估，优先处理与他们之前解决的案例相似的案例。

调查费用
调查可能需要数十年的时间，费用可能高达数十万美元。从法医素描、同位素分析、面部重建到执法时间和差旅费，成本可以迅速增加。

Mittelman解释说:“有很多钱是专门用于调查的，但遗憾的是他们已经把钱花光了。”“这是沉没成本。”他指出，在Othram的一个典型案例中，涉及单源DNA的费用约为5000美元，与其他调查费用相比，这是相对较少的。“光是挖出尸体的费用就高达这个数字的四倍。”Mittelman说从证据打到Othram家门口到伪造侧写需要12周的时间。为了降低成本，他们并不急于完成这个过程。“NovaSeq就像一架飞机——如果你的飞机上有很多乘客，你可以一直驾驶飞机。随着我们规模的扩大，周转时间可以更快。尽管如此，将12周与人们等待答案的几十年进行比较。想想一个警探要花多少时间。 Often, $5,000 is barely enough for a detective’s salary for a month.”

大多数受害者的家庭成员愿意支付测序费用，除非他们还不知道那具尸体就是他们等待的人。

“DNA就在那里。”
如今，全国儿童医学中心正试图确认大约700具未成年人的尸体。目前的目标是在证据进一步恶化之前对所有这些进行排序。

Mittelman将其比作数字化磁带，随着时间的推移，磁带可能会起皱、划痕或磨损。如果你能把它们转换成MP3，那么数据就不会变坏。如果Mittelman能够建立一个数字化的法庭证据库，那么当有人最终开始关注它，或者一个失踪已久的亲属将他们的个人资料上传到公共数据库，或者其他某种线索出现时，任何案件都可以解决。

这是一个雄心勃勃的尝试，没有明显的支持者。但是Mittelman和他的团队知道这些家庭在外面默默地承受着痛苦。他说:“在CODIS之后放弃或者使用一些不充分的方法——不能充分利用所有的数据，你会感觉很糟糕。”“这不是一个研究项目。每一件案子的另一端都有人类。”

当有人缺少一天时，这是家庭最糟糕的悬念。不仅有一些这些家庭一直在等待数十年，因此较旧案件的紧迫性增加，因为亲戚开始消失。

“一般人听到有人淹死了。世界在前进，但我们家却没有。”虽然亲属才是最大的解脱，但还是有很多人找到了宽恕或某种程度的解脱，这要归功于基因排序。从未被指控但几十年来一直被怀疑的嫌疑人或相关人员，将洗脱罪名。“这显然是有意义的被排除在外但对他们来说更有意义的是找出谁犯下了罪行。想象一下，当找到对的人时，重量减轻了多少。”最后，Mittelman遇到了一些警官，他们在第一次看到令人难以置信的创伤性证据几十年后终于找到了解脱。

Mittelman的使命是继续保留证据，找到答案和重新连接家庭。“我有五个孩子，”他说。“我爱孩子们，我希望有人为他们而战。”

Mittelman认为全国的法医实验室都应该进行测序。在那之前，他和他的团队将继续建立这些档案，并继续加固城墙。

阅读更多解决的情况下从Othram。

如何帮助你?

基金案件。dnasolves通过众筹解决案件。捐赠给一个与你的地理区域相同或激起你兴趣的案例。

贡献你的DNA。如果你是4000万接受消费者基因公司测试的人之一，你可以把你的数据集捐赠给他们dnasolves．如果你是一个身份不明的人的远亲，这可以帮助调查人员。

一个组织的支持。Othram也和NCMEC和快乐的心基础．