Fingernail samples are analyzed in forensic casework to determine the source of the nail and/or to recover a foreign profile from beneath the nail. When extracting from a fingernail sample, it is possible to recover deoxyribonucleic acid (DNA) of the nail donor from within the nail and from the surface of the nail; similarly, foreign DNA may also be present on and recovered from the nail surface. When attempting to recover the latter, fingernail samples present particular problems. Often, the foreign component is masked by the greater mass of donor DNA present within and on the nail sample. This masking effect is exacerbated by the use of proteinase K (PK) in DNA extractions, as PK, with an average of 200 cut sites per keratin molecule, is capable of breaking open the keratin matrix of the nail and exposing the nail DNA intercalated in the matrix. Directly extracting nail clippings, in contrast to swabbing or scraping, would further introduce nail DNA when using proteinase K. The present study explores whether utilizing other proteases (ZyGEM, Acrosolv, and Factor Xa) with fewer cut sites than PK or direct lysis methods (IGEPAL® CA-630 and MAWI iSWABTM-ID) would minimize recovery of nail DNA from within the nail and thus mitigate the masking effect often seen with fingernail samples. The endogenous DNA extraction efficiency of each suggested method was compared with the manufacturer’s standard QIAGEN QIAamp® DNA Investigator extraction protocol for hand-washed and/or laboratory-cleaned nails. The extraction results from the hand-washed nails demonstrate variability both within samples from the same donor and between donors. In contrast to previously published literature, a comparison of the results between the hand-washed and cleaned nails suggests that much of the endogenous DNA recovered from fingernail samples is derived from DNA on the surface rather than from within the nail. QIAamp® extraction with the inclusion of dithiothreitol (DTT) recovered significantly more DNA (0.845 ± 0.651 nanograms of DNA per milligram of nail [ng DNA/mg nail]; p = 0.0045) than the same protocol without DTT (0.278 ± 0.253 ng DNA/mg nail). IGEPAL® recovered the least endogenous DNA (0.005 ± 0.012 ng DNA/mg nail) from the nail. The ZyGEM extraction recovered the second lowest amount (0.163 ± 0.161 ng DNA/mg nail) and both the Acrosolv (0.546 ± 0.607 ng DNA/mg nail) and MAWI’s iSWABTM-ID (0.681 ± 0.780 ng DNA/mg nail) methods recovered more DNA than the QIAamp® protocol without DTT. An assessment of the electropherograms resulting from cleaned fingernails across all extraction methods for one donor showed that both IGEPAL® and MAWI failed to recover a complete profile, whereas the remaining methods were able to recover complete profiles of the nail donor. An assessment of donor variability found variations in terms of endogenous nail DNA recovery. Fingernails were also spiked with blood, saliva, or semen to assess the recovery of foreign DNA. The extractions of the spiked nail samples demonstrate variability across all samples, owing, to some degree, to inconsistencies of sample preparation. IGEPAL®’s inability to recover complete foreign profiles suggests that the method may not be viable for extraction of fingernail samples. Conversely, the ZyGEM, Acrosolv, and MAWI extraction methods demonstrate potential as alternative extraction methods for fingernail samples and would benefit from additional experimentation.

A transferência gênica mediada por espermatozóide (TGME) por ser um método teoricamente simples e barato tem sido usada na produção de animais transgênicos. Entretanto, os resultados são variáveis e inconstantes. Para otimizar a TGME é necessário estabelecer o tempo, a quantidade e o tipo de DNA exógeno que será incubado com os espermatozóides. O estudo dos efeitos destes parâmetros na TGME foi o objetivo deste trabalho. Para avaliar o efeito da adição do DNA exógeno durante 0, 1, 2, 3 e 4 horas de incubação na viabilidade espermática foram utilizadas as sondas fluorescentes Hoechst 33342, Iodeto de propídeo, JC-1 e FITC-PSA. Na avaliação do efeito do tempo de incubação (60, 90 e 120 minutos) nos índices de apoptose e necrose, os espermatozóides foram corados com as sondas fluorescentes Yo-pro e Iodetoto de propídeo e avaliados pelo citômetro de fluxo, e os índices de transfecção avaliados pela PCR em tempo real. Para avaliar o efeito da quantidade e da seqüência de DNA exógeno foram construídas seqüências de tamanhos e estruturas diferentes. Para as seqüências de tamanhos diferentes, foram utilizadas seqüências de 2,2; 5,5 e 8,5kb nas concentrações de 500ng ou 130ng da seqüência de 2,2kb, 323ng da seqüência 5,5kb e 500ng da seqüência de 8,5kb. Para as seqüências de diferentes estruturas foram utilizadas seqüências ricas em oligonucleotideos AT, GC ou intermediária (IN). Foram avaliados o efeito das seqüências de diferentes tamanhos, estruturas e concentrações na indução de apoptose dos espermatozóides pelo citômetro de fluxo e os índices de transfecção por PCR em tempo real. Os resultados mostraram que não houve efeito da adição do DNA exógeno sobre a viabilidade espermática. Entretanto, houve efeito do tempo de incubação onde foi observado maior viabilidade espermática com 1 hora de incubação (35,7%). O tempo de incubação não teve efeito na indução de apoptose, mas foi observado efeito no índice de transfecção apresentando maior quantidade de DNA exógeno associado aos espermatozóides às 2 horas de incubação. A quantidade, o tamanho e a estrutura de DNA exógeno não influenciaram o índice de apoptose, assim como a quantidade de DNA não teve efeito nos índice de transfecção. Entretanto, foi observado efeito do tamanho e da estrutura do DNA, no qual a seqüência de 5,5kb apresentou melhores resultados de transfecção tanto na quantidade de 500ng e 323ng. A seqüência rica em AT também apresentou melhor resultado de transfecção em relação à seqüência rica em GC e a intermediária. Em conclusão, o tempo de incubação reduziu a viabilidade espermática, porém, aumentou os índices de transfecção. A transfecção dos espermatozóides não foi influenciada pela quantidade da seqüência, mas foi influenciada pelo tamanho e estrutura da seqüência. A apoptose e necrose das células espermáticas não foram influenciadas pela quantidade, tamanho e estrutura do DNA exógeno / Sperm-mediated gene transfer (SMGT) has been used for transgenic animal production because it is a theoretically simple and low cost method. However, results are various and without repetibility. In order to optimize SMGT it is necessary to determine the time, amount and sequence of exogenous DNA for incubation with spermatozoa. The objective of this study was to verify the effect of these three parameters on SMGT. To assess the effect of exogenous DNA addition on sperm viability after 0, 1, 2, 3 and 4 hours of incubation, fluorescent probes Hoechst 33342, propidium iodide, JC-1 and FITC-PSA were used. To evaluate effects of incubation time (60, 90 and 120 minutes) on apoptosis and necrosis rates, spermatozoa were stained with fluorescent probes Yo-pro and propidium iodide and analyzed by flow cytometry; transfection rates were evaluated by real-time PCR. To assess the effect of exogenous DNA amount and sequence, different sized and structured sequences were made. Different sized sequences of 2.2, 5.5 and 8.5kb were used, with concentration of 500ng or 130ng of 2.2 sequence, 500 or 323ng of 5.5 sequence and 500ng of 8.5 sequence. Different structured sequences were rich in AT, GC or intermediate (IN). The effect of different size, structure and concentration on spermatozoa apoptosis induction were analyzed by flow cytometer and transfection rates by real-time PCR. Results show that no effects occurred on spermatozoa viability after exogenous DNA addition. However, time effect occurred: higher spermatozoa viability was observed after 1 hour of incubation (35.7%). Incubation time had no effect on apoptosis induction; otherwise, transfection rates presented higher amounts of exogenous DNA associated to spermatozoa after 2 hours of incubation. Amount, size and structure of DNA did not influence apoptosis and necrosis rates and DNA amount had no effect on transfection rates. However, size and structure effect were observed: 5.5kb sequence presented better transfection results using 500ng or 323ng. AT- rich sequence also presented better transfection rates than GC-rich and IN sequences. In conclusion, incubation time reduced spermatozoa viability, although enhanced the transfection levels. Spermatozoa transfection was not influenced by DNA sequence amount, but was influenced by the size and structure of the sequence. Apoptosis and necrosis of sperm cells were not influenced by amount, size and structure of exogenous DNA

A transferência gênica mediada por espermatozóide (TGME) por ser um método teoricamente simples e barato tem sido usada na produção de animais transgênicos. Entretanto, os resultados são variáveis e inconstantes. Para otimizar a TGME é necessário estabelecer o tempo, a quantidade e o tipo de DNA exógeno que será incubado com os espermatozóides. O estudo dos efeitos destes parâmetros na TGME foi o objetivo deste trabalho. Para avaliar o efeito da adição do DNA exógeno durante 0, 1, 2, 3 e 4 horas de incubação na viabilidade espermática foram utilizadas as sondas fluorescentes Hoechst 33342, Iodeto de propídeo, JC-1 e FITC-PSA. Na avaliação do efeito do tempo de incubação (60, 90 e 120 minutos) nos índices de apoptose e necrose, os espermatozóides foram corados com as sondas fluorescentes Yo-pro e Iodetoto de propídeo e avaliados pelo citômetro de fluxo, e os índices de transfecção avaliados pela PCR em tempo real. Para avaliar o efeito da quantidade e da seqüência de DNA exógeno foram construídas seqüências de tamanhos e estruturas diferentes. Para as seqüências de tamanhos diferentes, foram utilizadas seqüências de 2,2; 5,5 e 8,5kb nas concentrações de 500ng ou 130ng da seqüência de 2,2kb, 323ng da seqüência 5,5kb e 500ng da seqüência de 8,5kb. Para as seqüências de diferentes estruturas foram utilizadas seqüências ricas em oligonucleotideos AT, GC ou intermediária (IN). Foram avaliados o efeito das seqüências de diferentes tamanhos, estruturas e concentrações na indução de apoptose dos espermatozóides pelo citômetro de fluxo e os índices de transfecção por PCR em tempo real. Os resultados mostraram que não houve efeito da adição do DNA exógeno sobre a viabilidade espermática. Entretanto, houve efeito do tempo de incubação onde foi observado maior viabilidade espermática com 1 hora de incubação (35,7%). O tempo de incubação não teve efeito na indução de apoptose, mas foi observado efeito no índice de transfecção apresentando maior quantidade de DNA exógeno associado aos espermatozóides às 2 horas de incubação. A quantidade, o tamanho e a estrutura de DNA exógeno não influenciaram o índice de apoptose, assim como a quantidade de DNA não teve efeito nos índice de transfecção. Entretanto, foi observado efeito do tamanho e da estrutura do DNA, no qual a seqüência de 5,5kb apresentou melhores resultados de transfecção tanto na quantidade de 500ng e 323ng. A seqüência rica em AT também apresentou melhor resultado de transfecção em relação à seqüência rica em GC e a intermediária. Em conclusão, o tempo de incubação reduziu a viabilidade espermática, porém, aumentou os índices de transfecção. A transfecção dos espermatozóides não foi influenciada pela quantidade da seqüência, mas foi influenciada pelo tamanho e estrutura da seqüência. A apoptose e necrose das células espermáticas não foram influenciadas pela quantidade, tamanho e estrutura do DNA exógeno / Sperm-mediated gene transfer (SMGT) has been used for transgenic animal production because it is a theoretically simple and low cost method. However, results are various and without repetibility. In order to optimize SMGT it is necessary to determine the time, amount and sequence of exogenous DNA for incubation with spermatozoa. The objective of this study was to verify the effect of these three parameters on SMGT. To assess the effect of exogenous DNA addition on sperm viability after 0, 1, 2, 3 and 4 hours of incubation, fluorescent probes Hoechst 33342, propidium iodide, JC-1 and FITC-PSA were used. To evaluate effects of incubation time (60, 90 and 120 minutes) on apoptosis and necrosis rates, spermatozoa were stained with fluorescent probes Yo-pro and propidium iodide and analyzed by flow cytometry; transfection rates were evaluated by real-time PCR. To assess the effect of exogenous DNA amount and sequence, different sized and structured sequences were made. Different sized sequences of 2.2, 5.5 and 8.5kb were used, with concentration of 500ng or 130ng of 2.2 sequence, 500 or 323ng of 5.5 sequence and 500ng of 8.5 sequence. Different structured sequences were rich in AT, GC or intermediate (IN). The effect of different size, structure and concentration on spermatozoa apoptosis induction were analyzed by flow cytometer and transfection rates by real-time PCR. Results show that no effects occurred on spermatozoa viability after exogenous DNA addition. However, time effect occurred: higher spermatozoa viability was observed after 1 hour of incubation (35.7%). Incubation time had no effect on apoptosis induction; otherwise, transfection rates presented higher amounts of exogenous DNA associated to spermatozoa after 2 hours of incubation. Amount, size and structure of DNA did not influence apoptosis and necrosis rates and DNA amount had no effect on transfection rates. However, size and structure effect were observed: 5.5kb sequence presented better transfection results using 500ng or 323ng. AT- rich sequence also presented better transfection rates than GC-rich and IN sequences. In conclusion, incubation time reduced spermatozoa viability, although enhanced the transfection levels. Spermatozoa transfection was not influenced by DNA sequence amount, but was influenced by the size and structure of the sequence. Apoptosis and necrosis of sperm cells were not influenced by amount, size and structure of exogenous DNA

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_marta_amaral.pdf: 872749 bytes, checksum: 441aef851eaec2633ad2f7530bf3c07c (MD5) Previous issue date: 2009-12-28 / Transgenic animals have been used as biological models in studies of the genes functions and their mechanisms of action, as well as to improve animal production. Researchers are trying to produce transgenic animals that will be organs donors in xenotransplants. Another use of the transgenic animal is in the production of recombinant proteins for pharmaceutical interest, starting from several tissues and corporal fluids of different animal species. Using TMGT (Testis Mediated Gene Transfer), the efficiency of pEGFP transgene transmission in mice using non surgical TMGT was evaluated, without epididymis electroporation; using transfectants as DMSO, liposomes, and for the first time the DMA. To evaluate the efficiency of non surgical TMGT in F0 the EGFP expression was evaluated in vivo and detection in genome was conducted by PCR analysis. Moreover, we evaluated which transfectants were more efficient in transgene transmission and if it induce histological damage in testis, by histological analysis. EGFP expression was not detected in F0 through the ultraviolet light.The result of the PCR analysis shows that liposomes and DMSO were the best transfectants for pEGFP in F0. The histological analysis shows that injections of DMSO with exogenous DNA could affect the development of the germ cell of seminal tubules. The purpose about SMGT was to evaluate the interaction of the spermatozoa of silver catfish with pEGFP vector. It was observed that the semen after three washes in isosmotic solution and at 1000 x g centrifugation could eliminate seminal plasma proteins and preserve cellular motility. The time of action of DNase in the seminal plasma was 30 minutes, the temperature of action of DNase ranged between 33-53°C and its inhibition was detected at 70°C. In the presence of EDTA 30mM the activity of DNase was inhibited. Through PCR it was detected that in the DNA of the silver catfish s spermatozoids, the amplicon of EGFP at different concentrations of pEGFP vector (5-100 ng/106 spermatozoa). We demonstrate that spermatozoa of the silver catfish need to be washed to remove seminal plasma before contact with exogenous DNA, after several washes exogenous DNA was internalized in spermatozoa. / Os animais transgênicos vêm sendo empregados como modelos biológicos em estudos das funções dos genes e dos seus mecanismos de ação, bem como para melhorar a produção animal. Pesquisadores vêm tentando produzir animais transgênicos que serão doadores de órgãos em xenotransplantes. Outra utilização da transgênese animal é a produção de proteínas recombinantes de interesse farmacêutico a partir de diversos tecidos e fluidos corporais de diferentes espécies de animais. Em relação à TMGT (Testis Mediated Gene Transfer) foi avaliada a eficiência da transmissão do transgene EGFP em camundongos, utilizando a TMGT não cirúrgica, sem o uso de eletroporação no epidídimo; utilizando transfectantes como o DMSO, lipossomos, e pela primeira vez o DMA. A detecção da expressão do EGFP foi avaliada in vivo na F0 e por PCR, para comprovar a eficiência da TMGT não cirúrgica. Também foi analisado qual dos transfectantes propiciou a maior taxa de transmissão e se eles causaram danos histológicos aos testículos, através de análise histológica. Não foi detectada a expressão de EGFP, através da luz ultravioeta na F0. Os resultados da análise de PCR demonstraram que o lipossomo e o DMSO foram os melhores transfectantes do pEGFP na F0. A análise histológica demonstrou que a injeção de DMSO com o DNA exógeno, pode comprometer o desenvolvimento das células germinativas do túbulo seminal. O objetivo em relação à SMGT (Sperm-mediated gene transfer) foi avaliar a interação dos espermatozóides de silver catfish (Rhandia quelen) com o vetor pEGFP. Foi observado que o sêmen após três lavagens em solução isosmótica e centrifugadas à 1000 x g, eliminaram as proteínas do plasma seminal e preservaram a motilidade celular. O tempo de atividade da DNase no plasma seminal foi de 30 minutos, a temperatura de atividade da DNase variou entre 33-53°C e sua inativação ocorreu aos 70°C. Na presença de EDTA 30mM a atividade da DNase foi inibida. Através da PCR foi detectada a presença do pEGFP no DNA dos espermatozoides do silver catfish, que incorporaram o vetor em diferentes concentrações (5-100 ng/106 espermatozoides). Concluímos que os espermatozoides do silver catfish precisam ser lavados para retirada do da DNase do plasma seminal antes de entrar em contato com o DNA exógeno, e que após as lavagens ocorreu a internalização do DNA exógeno no espermatozoide.