GIUSTIZIA DIGITALE

Forensics, spettrometria “orfana” digitale. Come recuperare terreno

La spettrografia di massa rappresenta un valido strumento nelle analisi giudiziarie. Ma la mancanza di informatizzazione ad hoc e banche dati ostacola l’innovazione bloccandone le potenzialità. Allargando il gap tra scienze forensi e Life Sciences

15 Lug 2020
Eugenio D’Orio

docente al corso di perfezionamento in genetica forense all universita di Napoli Federico II


Mancanza di informatizzazione e banche dati rischiano di ostacolare lo sviluppo di  spettroscopia di massa e analisi genetiche per scopi forensi nella giustizia digitale. Vediamo i vantaggi di un approccio sinergico alle varie metodologie.

Scienze forensi e spettrometria di massa

Teniamo conto che l’utilizzo della spettrometria di massa nelle scienze forensi, spesso di concerto con analisi di gas cromatografia (GC) o cromatografia liquida (LC), ha avuto inizio negli anni ’70. Ad oggi tale tecnica è correntemente utilizzata in tossicologia forense e nell’analisi dei composti controllati, nella determinazione di esplosivi, di residui di sparo, di inchiostri ecc. L’utilizzo della spettroscopia di massa ha letteralmente rivoluzionato detti settori analitici consentendo di raggiungere livelli di accuratezza sulla quantità e sulla qualità dell’analita analizzato che prima erano inarrivabili stando alle più note e vecchie metodologie di biochimica e chimica.

L’accoppiamento con tecniche cromatografiche, che determinano una preventiva separazione del campione, ha consentito di applicare la spettroscopia di massa anche a miscele estremamente complesse (es. sono le matrici biologiche). Partendo da questo principio di sinergia tecnica, lo schema cromatografia (GC o LC) – MS è oggi ritenuto il “golden standard” analitico nelle scienze forensi. Recentemente anche l’elettroforesi capillare (CE) è stata accoppiata alla spettroscopia di massa.

Attualmente le tecniche di spettroscopia di massa correntemente utilizzate nei laboratori di scienze forensi sono generalmente basate su quadrupoli o trappole ioniche che generano determinazioni di massa a bassa risoluzione (limitata all’unità di massa). Pertanto, l’identificazione dei composti di interesse richiede necessariamente la loro frammentazione, le cui modalità, soprattutto nei sistemi in fase liquida, sono difficilmente prevedibili e riproducibili.

Spettrometria, gli strumenti in campo

Questo limite nella riproducibilità e nella prevedibilità, di fatto, rappresenta una problematica di cui tenere conto, specie in vista di applicazione della metodologia per scopi forensi.

Attualmente sono disponibili spettrometri di massa a costo relativamente limitato e dotati di elevata semplicità operativa. Detti strumenti sono spesso in grado di produrre determinazioni di massa ad alta risoluzione (maggiore di 1/10.000 di unità di massa) (HRMS), che precedentemente era esclusiva della Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance e degli spettrometri a settore magnetico.

Ciò ha consentito di introdurre anche in laboratori “applicativi” un nuovo criterio di identificazione basato sull’elevatissimo potere discriminante della massa accurata, che prescinde dalla frammentazione.

Tale accoppiamento tecnologia, pur teoricamente applicabile allo studio di un vastissimo spettro di molecole di interesse forense e già vastamente impiegata nell’ambito della proteomica, della metabolomica e della analitica farmaceutica, è stata sino ad oggi inspiegabilmente ignorata quasi completamente nell’ambito delle scienze forensi, a livello sia nazionale, sia internazionale.

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Questo ritardo tecnologico, oltre a manifestare un intollerabile gap culturale tra le scienze forensi e le “life sciences”, può rappresentare un importante e diretto ostacolo alla formazione di prove tecniche oggettive di importanza vitale nelle fasi dell’indagine criminale e nel processo penale e civile.

Ovviamente va da sé, ma si deve opportunamente specificare, in questa sede, che ogni analisi fatta con questa metodologia, in ambito forense, seppur dotata di livelli di accuratezza e precisione molto importanti, produce un’alterazione irreversibile del campione analizzando. Dal punto di vista strettamente del diritto, tale caratteristica impone che qualsivoglia accertamento tecnico eseguito con queste metodologie avvenga sempre con le garanzie di cui all’art. 360 c.p.p. (che appunto va a disciplinare l’esecuzione degli accertamenti tecnici non ripetibili).

Serve un approccio integrato

Onde perfezionare la metodologia e le sue applicazioni per scopi forensi, appare opportuno che queste tecniche e metodologie vengano studiate con approccio integrato. E’ infatti possibile accoppiare metodi e dati della spettroscopia di massa con quello di altre, e più moderne tecnologie separative, quali la micro-LC e la CE.

Un’opportuna ricerca sperimentale atta a definire, in modo oggettivo e rigoroso, le peculiarità di questa applicazione forense della descritta metodologia, deve necessariamente prevedere due step: il primo volto alla validazione di metodologie separative, il secondo deve verificare in aree di pertinenza forense (tossicologia forense, genetica forense, biochimica forense) delle prestazioni e dei vantaggi di tale tecnologia, in paragone con tecniche di analisi correnti.

I vantaggi della “tecnica Maldi”

E’ interessante, in tal senso, studiare l’applicazione della tecnica MALDI per detti scopi forensi. In spettrometria di massa il desorbimento/ionizzazione laser assistito da matrice, comunemente indicato con l’acronimo MALDI, è una tecnica di ionizzazione soft usata in spettrometria di massa a partire dagli anni ’90. La tecnica consiste nell’assorbire il campione su di una matrice, che può essere realizzata in vari materiali, specialmente organici, e dopo che è stata portata in soluzione viene successivamente bombardata con un fascio laser.

La matrice deve possedere necessariamente specifiche caratteristiche chimico-fisiche, tra le quali: deve essere facilmente evaporabile, deve possedere un determinato carattere acido in modo da fungere da fonte di protoni incoraggiando la ionizzazione dell’analita, possedere un forte assorbimento ottico nella regione UV tale che le permetta di assorbire la radiazione laser in modo efficiente. Infine questo deve avere gruppi polari ed essere idrosolubile.

Grazie al fenomeno del desorbimento, il campione viene rilasciato in forma “clusterizzata”, ovvero complessato con la matrice. La matrice smorza gli effetti del fascio laser assicurando un’adeguata protezione all’analita che viene ionizzato e vaporizzato tramite l’energia in eccesso ceduta secondariamente dalla matrice stessa. Vengono così ottenuti ioni “quasi-molecolari” generalmente a singola carica, come quelli creati dall’acquisizione o dalla perdita di un protone. Molto spesso la tecnica MALDI viene abbinata a spettrometri dotati di analizzatore a tempo di volo.

La tecnica MALDI è indicata per l’analisi di composti termolabili e ad alto peso molecolare (es. alcune classi di molecole di origine biologica come zuccheri peptidi e proteine). Viene comunemente utilizzata anche per la caratterizzazione dei farmaci. Come si evince, tale tecnica, seppur ha un interessante potenziale applicativo in genetica forense, non viene utilizzata. La potenzialità applicativa c’è ed è rappresentata dall’alto potere di separazione della tecnica; abbinando questa tecnica ai noti marcatori STR (utilizzati per la determinazione del profilo genetico) si potrebbero avere risultati interessanti specie allorquando si analizzano campioni biologici complessi (quali misti a più di due contributori o campioni genetici caratterizzati da un marcato grado di degradazione, etc).

Banca dati, una grande assenza

Dal punto di vista scientifico, non preoccupa questo attuale mancato utilizzo della metodologia in tal senso (anche perché le metodologie di STR, SNP e NGS sono decisamente performanti), ma fa riflettere il fatto che manchi, letteralmente, un’accurata bibliografia scientifica, banca dati o mero insieme di risultanze che diano informazioni sull’utilità o meno di questa tecnologia per le applicazioni di tipo forense.

In primis, si ravvisa che manca una banca dati importante (come quella del DNA) relativa ai dati analitici che provengono dalle analisi di spettroscopia di massa. Detti dati potrebbero essere opportunamente ripartiti in aree (es. clinica, metaboliche, farmacologica, forense, etc.).

Tale approccio, ovvero l’informatizzazione e la raccolta di detti dati consentirebbe una più accurata valutazione agli scienziati forensi se tali tecnologie possono, con un noto margine di successo, essere impiegate anche per scopi genetico-forensi o meno; o magari determinare i contesti complessi nei quali ha senso condurre analisi con detto accoppiamento delle metodologie tecniche.

La spettroscopia, in genere, è metodologia scientifica basilarmente riconosciuta. E’ dunque opportuno valutare anche se e come può, tale tecnica, essere migliorata e portata ad applicazioni ulteriori, anche con performance e grado di accuratezza analitica sempre maggiore.

E’ infine da sottolineare che tale aspetto che, come detto, andrebbe opportunamente approfondito, andrebbe trattato da biotecnologi forensi i quali, sfortunatamente, rappresentano una piccolissima parte dei professionisti che si occupano di biotecnologie. Considerato dunque questo attuale dato, e viste le potenzialità applicative di dette tecniche (e molte altre ancora) è importante anche che le università adattino la formazione offerta sulla base anche delle attuali esigenze del mercato professionale (ciò al fine di immettere nel mercato del lavoro giovani professionisti dotati dell’appropriato background conoscitivo ed anche spendibili, concretamente, nel mercato).

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