法医昆虫学におけるDNAの利用

法医昆虫学には、都市昆虫学、貯蔵食品昆虫学、および医療犯罪昆虫学の3つの下位分野があります。この記事では、医療犯罪昆虫学に焦点を当て、様々な吸血昆虫を用いたDNA分析の方法について解説します。

法医昆虫学は、法執行機関にとって重要な側面となり得る。収集できる情報の量が膨大であるため、捜査官は死亡時刻、場所、遺体が特定の場所にどれくらいの期間放置されていたか、遺体が移動されたかどうか、その他の重要な要素をより正確に判断することができる。

トコジラミ（ Cimex lectularius ）などの吸血昆虫から採取されたDNAは、犯罪捜査で広く使用されてはいないものの、現在進行中の研究では、残された血液から個人を特定できる可能性が示されている。そのため、この技術は法医学における新たなツールとみなされており、将来の捜査への応用が期待されている。^{[ 1 ]}

昆虫の腹部から血液を採取し、そこに存在するDNAを分離して分析します。DNAは、腹部の後端から組織を解剖して採取し、できるだけ後端に近いところをカミソリの刃で切断することによって抽出されます。これは、昆虫の胃を切断してDNAサンプルを汚染することを避けるためです。^{[ 2 ]}同じサンプルに異なる個体のDNAが存在する場合、種特異的プライマーを使用して、異なる個体のDNAを分離および単離することができます。抽出および単離されたDNAサンプルは、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を受け、増幅および識別されます。

PCRは、種特異的なミトコンドリアDNAを分析することによって機能します。PCRは現在、種同定において最も一般的に使用されている方法です。これは、PCR法が非常に特異的かつ高感度であり、実施に必要な生物学的材料が少量で済むためです。このサンプルは、必要になるまで凍結保存することができます。

DNAが昆虫の腹部に到達するまでには約1時間かかります。つまり、DNAは昆虫が吸血してから主に1～44時間後に増幅できます。トコジラミから採取したサンプルは72時間以内に完全なDNAプロファイルを作成でき、部分的なプロファイルはそれよりもずっと長く作成できます。^{[ 3 ]}一部の研究では、吸血後最大2か月まで吸血源を特定できることが示唆されています。

得られたDNAの増幅は、標準的なPCRと同様の方法で行います。アガロースゲル上でクロマトグラフィーを行い、染色後、UV蛍光を用いて観察します。DNAは、ゲノム特異的な反復配列を探し出し、既知の例と比較することによって同定されます。

人間は常に吸血昆虫に吸血されている。吸い取られた血液は回収でき、採取された人物を特定するために利用できる。また、咬傷痕や咬傷に対する反応から、その昆虫が生息する地域を特定することができる。

種のDNA同定は、法医昆虫学において有用なツールとなり得る。^{[ 15 ]}視覚による従来の種の同定に取って代わるものではないが、非常に類似または同一の身体的および行動的特徴を持つ2つの種を区別するために使用できる。^{[ 16 ]} DNA分析を試みる前に、従来の方法による種 の徹底的な同定が必要である。このDNAは、体、脚、剛毛、触角など、昆虫のほぼすべての部分から得ることができる。世界には約100万種の昆虫が記載されており、まだ同定されていない種はさらに多く存在する。ポール・DN・ヘバート博士は、「生命のバーコード」と呼ばれるプロジェクトを開始し、すべての種で細胞呼吸に使用されるが、種ごとに異なる遺伝子を特定した。この配列の違いは、昆虫学者が2つの類似した種を容易に識別するのに役立つ。

DNA シーケンスは基本的に 3 つのステップで行われます。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、それに続くシーケンス反応、そしてゲル電気泳動です。PCR は、染色体の長い鎖をはるかに短く扱いやすい断片に切断するステップです。これらの断片は、一連のフラグメントを作成するためのパターンとして使用されます。これらの断片は、識別に役立つ 1 つの塩基だけ長さが異なります。これらの断片のセットは、ゲル電気泳動によって分離されます。^{[ 17 ]}このプロセスでは、ゲルマトリックスを通過する DNA 断片をサイズ別に分離するために電気を使用します。電流が存在すると、負の DNA 鎖は電流の正極に向かって進みます。より小さな DNA 断片は、より大きな分子よりもはるかに容易に/速くゲルの細孔を通過します。ゲルの底で、断片はレーザービームを通過し、通過する塩基に応じて異なる色を発します。