Your browser does not support JavaScript!

Αρχική    Διερεύνηση φασματικών δεικτών κατάλληλων για την εκτίμηση της παρουσίας γενετικού υλικού σε αρχαιολογικά οδοντικά δείγματα βάσει δεδομένων φασματοσκοπίας σκέδασης Raman και εκπομπής φθορισμού  

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Προσθήκη στο καλάθι
[Προσθήκη στο καλάθι]
Κωδικός Πόρου 000457342
Τίτλος Διερεύνηση φασματικών δεικτών κατάλληλων για την εκτίμηση της παρουσίας γενετικού υλικού σε αρχαιολογικά οδοντικά δείγματα βάσει δεδομένων φασματοσκοπίας σκέδασης Raman και εκπομπής φθορισμού
Άλλος τίτλος In search of spectral indicators, indicative of the presence of genetic material in archaeological teeth, based on data obtained via Raman or fluorescence emission spectroscopy, applied in situ
Συγγραφέας Μάμαλη, Αγγελική Ν.
Σύμβουλος διατριβής Άγγλος, Δημήτριος
Μέλος κριτικής επιτροπής Παυλίδης, Ιωάννης
Πουλακάκης, Νικόλαος
Περίληψη Η μελέτη αρχαίου γενετικού υλικού (DNA) και πρωτεϊνών σε ανθρώπινα αρχαιολογικά κατάλοιπα (οστά, δόντια) παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς μέσω αυτής λαμβάνονται πληροφορίες σχετικά με την ηλικία και το φύλο των ατόμων, τις συνθήκες διαβίωσης ατόμων ή ομάδων ατόμων αλλά και ευρύτερα μετακινήσεις και αλληλεπιδράσεις πληθυσμών. Η ανάλυση των αρχαιολογικών δειγμάτων παρουσιάζει αρκετές προκλήσεις, οι οποίες απορρέουν από το γεγονός ότι τα βιολογικά και βιοοργανικά κατάλοιπα συχνά ευρίσκονται σε μικρές ποσότητες ή ακόμη και ιχνοποσότητες, από την παρουσία εξωγενών επιμολύνσεων αλλά και από τον μεγάλο αριθμό δειγμάτων που είναι διαθέσιμα προς ανάλυση. Οι αναλύσεις αρχαίου γενετικού υλικού ή πρωτεϊνών, βασίζονται, όσον αφορά την παλαιογενετική, στην εφαρμογή μεθόδων PCR (Polymerase Chain Reaction, PCR), ενώ οι μελέτες παλαιοπρωτεομικής περιλαμβάνουν συνδυασμό τεχνικών υγρής χρωματογραφίας και μοριακής φασματομετρίας μαζών (Liquid Chromatography Mass Spectrometry, LC-MS). Οι προαναφερθείσες μέθοδοι παλαιογενετικής ή παλαιοπρωτεομικής είναι υψηλής ευαισθησίας και εξειδίκευσης, χαρακτηρίζονται όμως από αρκετά υψηλό κόστος και χρόνο ανάλυσης, ενώ κατά την εφαρμογή τους προκαλείται μερική ή ολική καταστροφή του δείγματος, το οποίο ενδεχομένως έχει σημαντική αρχαιολογική αξία. Οι παράγοντες αυτοί καθιστούν ακριβή, χρονοβόρο και συχνά απαγορευτική τη μελέτη αριθμού δειγμάτων ικανοποιητικού ώστε εξ αυτού να προκύπτει η δυνατότητα εξαγωγής στατιστικώς ασφαλώς συμπερασμάτων μέσω της ανάλυσης. Καθίσταται λοιπόν εμφανής η ανάγκη ανάπτυξης εναλλακτικών αναλυτικών προσεγγίσεων, οι οποίες θα επιτρέπουν τη ταχεία εξέταση αρχαιολογικών δειγμάτων σε προκαταρκτικό επίπεδο και εν συνεχεία επιλογή μόνο εκείνων που έχουν υψηλότερη πιθανότητα να είναι πλούσια σε πληροφορία για περαιτέρω ανάλυση με τις εξειδικευμένες μεθόδους παλαιογενετικής ή/και παλαιοπρωτεομικής. Βάσει μιας τέτοιας προσέγγισης είναι εφικτό να περιοριστεί σημαντικά η ανάλυση δειγμάτων με μηδαμινό περιεχόμενο σε αρχαία οργανικά κατάλοιπα. Τα βιολογικά κατάλοιπα δοντιών αποτελούν πηγή ενδογενούς οργανικού υλικού (πρωτεϊνικού και γενετικού) που εντοπίζεται κυρίως στον ιστό της οστεΐνης, ο οποίος περιβάλλει το τμήμα του δοντιού που ευρίσκεται εντός της γνάθου. Γίνεται αντιληπτό ότι το ενδογενές οργανικό υλικό ενός δοντιού που θα διατηρηθεί αναλλοίωτο στους αιώνες επηρεάζεται άμεσα τόσο από τις ταφικές συνθήκες (κλειστός τάφος, χώμα, κτλ) όσο και από τις περιβαλλοντικές στην περιοχή ταφής. Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε μελέτη της δυνατότητας εφαρμογής της φασματοσκοπίας σκέδασης κατά Raman και της φασματοσκοπίας εκπομπής φθορισμού όσον αφορά την εκτίμηση της ποσότητας ενδογενούς γενετικού υλικού σε δείγματα αρχαίων δοντιών, εμμέσως, και ειδικότερα μέσω του προσδιορισμού της περιεκτικότητας αυτών σε πρωτεϊνικό υλικό. Σημειώνεται ότι η παρουσία καταλοίπων του κολλαγόνου στα δόντια αποτελεί έναν αξιόπιστο δείκτη που αντανακλά την καλή τη διατήρηση του δοντιού και κατ’ επέκταση του ενδογενούς γενετικού υλικού σε αυτό, όπως έχει δειχθεί και σε πρόσφατα δημοσιευμένες μελέτες. Η φασματοσκοπία Raman και η φασματοσκοπία εκπομπής φθορισμού παρουσιάζουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τα οποία τις καθιστούν κατάλληλες για τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Πιο συγκεκριμένα οι δύο τεχνικές παρέχουν τη δυνατότητα διεξαγωγής μετρήσεων σε μικρό χρόνο (τυπικός χρόνος ανάλυσης < 5 min), ενώ είναι, εν δυνάμει, εφικτή και η διενέργεια μετρήσεων στο πεδίο, καθώς τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί φορητά φασματόμετρα που παρέχουν αξιόπιστα αποτελέσματα. Οι τεχνικές είναι μη καταστρεπτικές, και εφαρμόζονται απευθείας στο δείγμα χωρίς αυτό να χρειαστεί κάποια προ-επεξεργασία (εκχύλιση, θρυμματισμό), πέραν απλού επιφανειακού καθαρισμού, απαιτείται δε μόνο οπτική επαφή με αυτό. Κατά τη μελέτη με την τεχνική Raman εξετάστηκαν συνολικά 16 δόντια αρχαιολογικής προέλευσης και καταγράφηκαν φάσματα σε δύο διαφορετικά φασματόμετρα που παρείχαν διέγερση στα 1064 nm και στα 785 nm. Στα φάσματα Raman εμφανίζονται ταινίες που προκύπτουν από τις χαρακτηριστικές δονήσεις της φωσφορικής ομάδας οι οποίες σχετίζονται με το ανόργανο περιεχόμενο των δοντιών, το οποίο αποτελείται κυρίως από υδροξυαπατίτη. Αντίστοιχα το οργανικό περιεχόμενο, το οποίο είναι κυρίως πρωτεϊνικής φύσης, κατά κανόνα κατάλοιπα κολλαγόνου, εμφανίζει ταινίες που σχετίζονται με τις χαρακτηριστικές ταλαντώσεις του πεπτιδικού δεσμού και με τις δονήσεις των μεθυλίων και μεθυλενίων των πλευρικών ομάδων των αμινοξέων. Για την αξιολόγηση των δειγμάτων μελετήθηκαν τα φάσματα Raman, τα οποία καταγράφηκαν με διέγερση στα 1064 nm, και υπολογίστηκαν δύο φασματικοί δείκτες που αναφέρονται ως Am/P, C/P, και ισοδυναμούν με λόγους τιμών της ολοκληρωμένης έντασης φασματικών κορυφών που αντιστοιχούν στο οργανικό και ανόργανο υλικό στον ιστό της αδαμαντίνης και της οστεΐνης. Ειδικότερα ο παράγοντας Am συνδέεται με τη χαρακτηριστική δόνηση του αμιδικού δεσμού της πρωτεΐνης, άρα αντανακλά το περιεχόμενο του δοντιού σε κολλαγόνο ενώ ο παράγοντας P σχετίζεται με τη δόνηση της φωσφορικής ομάδας, άρα αντιπροσωπεύει την ανόργανη μήτρα του δοντιού. Συνεπώς ο φασματικός δείκτης Am/P εκφράζει την αναλογία του οργανικού πρωτεϊνικού καταλοίπου στο δόντι ως προς το κύριο ανόργανο συστατικό. Ο δείκτης C/P χρησιμοποιείται για την περιγραφή της αλλοίωσης που υφίστανται οι κρύσταλλοι του υδροξυαπατίτη λόγω προσθήκης ανθρακικών ιόντων (CO32-). Ο παράγοντας C υπολογίζεται από την ένταση χαρακτηριστικής κορυφής που οφείλεται στα ανθρακικά ιόντα. Παρατηρήθηκε ότι οι τιμές του δείκτη Am/P διαφοροποιούνται χαρακτηριστικά μεταξύ τους στις περιπτώσεις ιστού αδαμαντίνης και ιστού οστεΐνης λαμβάνοντας διακριτά υψηλότερες τιμές στην περίπτωση της οστεΐνης η οποία είναι όντως πλουσιότερη σε πρωτεϊνικό υλικό. Αντίστοιχα και οι τιμές του λόγου C/P εμφανίζονται υψηλότερες στην περίπτωση της οστεΐνης λόγω του αυξημένου πορώδους του συγκεκριμένου ιστού και της χαμηλής του κρυσταλλικότητας. Λαμβάνοντας συνδυαστικά τις τιμές των λόγων Am/P και C/P, που υπολογίστηκαν για κάθε δόντι, προέκυψαν συγκεκριμένα κριτήρια, η εφαρμογή των οποίων επιτρέπει την αξιολόγηση των δειγμάτων ως προς την περιεκτικότητα τους σε ενδογενές γενετικό υλικό και κατ’ επέκταση τη διάκριση των καλώς διατηρημένων δοντιών από τα υπόλοιπα. Ειδικότερα με χρήση του δείκτη C/P, επιτυγχάνεται απόρριψη των κακώς διατηρημένων δοντιών σε ποσοστό 90%, ενώ με τη χρήση του δείκτη Am/P επιτυγχάνεται απόρριψη αυτών σε ποσοστό 40%. Συμπληρωματικά εξετάστηκε και ο φασματικός λόγος CH/P που προέκυψε από φάσματα Raman που καταγράφηκαν με διέγερση στα 785 nm. Ο όρος CH αντιστοιχεί στην ολοκληρωμένη ένταση των ταινιών δόνησης των μεθυλίων (CH3) και μεθυλενίων (CH2), άρα ο λόγος CH/P εκφράζει αντίστοιχα με το λόγο Am/P την περιεκτικότητα του δοντιού σε οργανικό υλικό. Καταγράφηκε ικανοποιητική συσχέτιση του λόγου CH/P με την περιεκτικότητα των δοντιών σε ενδογενές DNA, όμως λόγω μειωμένης ευαισθησίας του φασματομέτρου κατέστη δυνατή η ανάλυση μόνο 6 δειγμάτων. Στο πλαίσιο της μελέτης των αρχαίων δοντιών με φασματοσκοπία εκπομπής φθορισμού χρησιμοποιήθηκε φορητό φασματόμετρο που παρέχει διέγερση στα 375 nm μέσω χρήσης πηγής LED. Η διέγερση στο υπεριώδες οδηγεί σε εκπομπή φθορισμού από το πρωτεϊνικό υλικό η οποία μπορεί να συσχετιστεί εμμέσως (βάσει κατάλληλου φασματικού δείκτη) με την περιεκτικότητα της οστεΐνης σε ενδογενές DNA. Τα φασματικά δεδομένα από τη μελέτη της αδαμαντίνης (Α) και της οστεΐνης (Ο) έδειξαν ότι υπάρχει μικρή μετατόπιση στο μήκος κύματος που παρατηρείται το μέγιστο στην ταινία εκπομπής φθορισμού για κάθε ιστό, η οποία υπολογίστηκε με βάση το λόγο των τιμών σε κάθε ιστό ως λmax (Ο) / λmax (A). Οι τιμές του λόγου λmax (Ο) / λmax (A) παρουσίασαν ελαφρά συσχέτιση (R2 = 0,42) με την ποσότητα του ενδογενούς γενετικού υλικού. Θέτοντας κατάλληλα κριτήρια κατέστη εφικτή η αξιολόγηση των δειγμάτων και απόρριψη των κακώς διατηρημένων δειγμάτων σε ποσοστό 85%. Είναι αξιοσημείωτο ότι η εφαρμογή των κριτηρίων για τους δείκτες Am/P και C/P συνδυαστικά με το δείκτη λmax (Ο) / λmax (A) οδηγεί σε απόρριψη του συνόλου των αρχαίων δοντιών με ενδογενές γενετικό υλικό <10%, ενώ επιτυγχάνεται η αποδοχή του συνόλου των καλώς διατηρημένων δειγμάτων δοντιών. Τα αποτελέσματα, κυρίως αυτά που ελήφθησαν με βάση τη φασματοσκοπία Raman, είναι σε συμφωνία με πρόσφατη δημοσιευμένη εργασία που κάνει χρήση φασματοσκοπίας απορρόφησης υπερύθρου (FT-IR) για την εκτίμηση της περιεκτικότητας σε πρωτεϊνικό υλικό αρχαιολογικών οστών κατόπιν δειγματοληψίας μικρής ποσότητας οστικού ιστού και λειοτρίβησης πριν την ανάλυση. Παρά το μικρό αριθμό δειγμάτων που αναλύθηκαν, τα αποτελέσματα είναι άκρως ενθαρρυντικά για τη χρησιμοποίηση των φασματοσκοπικών τεχνικών Raman και φθορισμού ως συμπληρωματικών μεθόδων που διευκολύνουν τη διαλογή (screening) δειγμάτων, στο πλαίσιο αναλύσεων που έχουν στόχο τον προσδιορισμό γενετικού υλικού σε αρχαιολογικά δείγματα. Σε συνέχεια της παρούσας μελέτης σχεδιάζονται μετρήσεις μεγαλύτερου αριθμού δειγμάτων για την επιβεβαίωση των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων που συσχετίζουν ικανοποιητικά φασματικούς δείκτες Raman και φθορισμού με το ποσοστό ενδογενούς γενετικού υλικού σε αρχαιολογικά δόντια και οστά.
Φυσική περιγραφή xxii, 64 σ. : πίν., σχήμ., εικ. ; 30 εκ.
Γλώσσα Ελληνικά
Θέμα Ancient teeth
Fluorescence spectroscopy
Genetic material
Raman spectroscopy
Spectral indicators
Αρχαιολογικά δόντια
Γενετικό υλικό
Φασματικοί δείκτες
Φασματοσκοπία Raman
Φασματοσκοπία φθορισμού
Ημερομηνία έκδοσης 2023-07-27
Συλλογή   Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
  Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
Εμφανίσεις 407

Ψηφιακά τεκμήρια
No preview available

Δεν έχετε δικαιώματα για να δείτε το έγγραφο.
Δεν θα είναι διαθέσιμο έως: 2025-07-27