DAS AUFSTREBENDE GEBIET DER MIKROBIELLEN FORENSIK

Forensik beinhaltet die Anwendung der Wissenschaft auf die Untersuchung vonrechtliche und politische Angelegenheiten. Die Wissenschaft bietet möglicherweise nicht in allen Fällen endgültige Antwortenfälle, spielt aber oft eine besondere Ermittlungsrolle. “Wissenschaft und Technologie werden verwendet, um als unabhängige”Zeugen”in kriminellen oder zivilen Angelegenheiten, Intelligenz und Politik zu dienen” (Murchpresentation, 2013). Das Ziel der Strafverfolgung ist”Attribution” – das heißt, zu bestimmen, wer die Straftat begangen hat. Basierend auf der Analyse biologischer und anderer Beweise, Lawenforcement erstellt einen Fall für die Zuordnung zu einer bestimmten Quelle oder Quellen.Die Beweise für die Zuschreibung müssen robust und für die Verwendung in Gerichtsverfahren und für die Entscheidungsfindung auf höchster Ebene geeignet sein.

Die mikrobielle Forensik versucht, schnell zuverlässige Schlussfolgerungen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und mit ausreichender Validität und Qualität zu ziehen, um Strafverfolgungs- und politischen Zwecken zu dienen. In der mikrobiellen Forensik kann die Strafverfolgung mit Wissenschaftlern aus Mikrobiologie, Genetik, Gesundheitswesen, Landwirtschaft und vielen anderen Disziplinen zusammenarbeiten, um Pathogene oder deren Toxine zu identifizieren und zu charakterisieren, die an biologischen Ereignissen beteiligt sind.

Dr. Randall Murch stellte fünf wichtige Fragen zum Hintergrund der mikrobiellen Forensik:

Warum besteht ein großer Bedarf an mikrobieller Forensik?

Was ist der aktuelle Stand der Technik?

Wie unterscheidet sich die Forensik für strafrechtliche Ermittlungen von der epidemiologischen Untersuchung für die öffentliche Gesundheit?

Was sind die größten Forschungsherausforderungen für das Feld?

Wie kann die Grundlagenforschung genutzt werden, um die aktuellen Herausforderungen der mikrobiellen Forensik zu lösen, und wie könnte dies in anderen Bereichen wie der öffentlichen Gesundheit helfen?

Murch erklärte, dass die mikrobielle Forensik in den Vereinigten Staaten in den 1990er Jahren mit der Bildung der Hazardous Materials Response Unit (HMRU) des Federal Bureau of Investigation (FBI) begann. Die Einheit wurde geschaffen, um mutmaßliche oder bekannte Bioterrorismusuntersuchungen zu unterstützen, indem sie Ermittlungsansätze liefert und Strafverfolgungen oder Entlastungen mit wissenschaftlichen Beweisen unterstützt. Die FBI-Einheit stützte sich zunächst auf altwissenschaftliche Erkenntnisse, die von Wissenschaftlern nationaler Laboratorien und Universitäten in den Vereinigten Staaten entwickelt oder durchgeführt wurden, und wandte forensische Wissenschaftsprinzipien und -praktiken an, um Beweise zu erbringen, die vor Gericht gemäß den gesetzlichen Anforderungen und Standards der USA zulässig wären. Das FBI erkannte auch die Bedeutung der Zusammenarbeit mit der öffentlichen Gesundheitsgemeinschaft an.Zum Zeitpunkt der Vorbereitungen für die Olympischen Sommerspiele 1996 in Atlanta wurde eine Zusammenarbeit mit den US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) eingerichtet, die noch andauert. Die CDC bietet beispielsweise Schulungsmaterialien zur forensischen Epidemiologie an.2

Obwohl die mikrobielle Forensik Grundlagenforschung zur Entwicklung von Techniken oder Methoden umfasst, können die gestellten Fragen, die beteiligten Prozesse, die Erwartungen und die angestrebten Ergebnisse anders oder anspruchsvoller sein als für die Grundlagenforschung. Die Wissenschaft in der mikrobiellen Forensik muss, wie alle Wissenschaften, (1) vor ihrer Verwendung von Gleichaltrigen und Interessengruppen (Wissenschaft, Recht, Politik) ordnungsgemäß validiert und akzeptiert werden, muss aber auch (2) nachweisen, dass die generierten Informationen wichtige Untersuchungs- und Rechtsfragen beantworten können. Die mikrobielle Forensik leiht, entwickelt und entwickelt Wissenschaft aus verwandten Disziplinen für ihre eigenen Zwecke. Die Bewältigung dieser Herausforderungen wird den Wert der mikrobiellen Forensik steigern, indem sie “Sprünge” in Bezug auf Wert, Vertrauen und Aktualität für kritische Entscheidungen bietet und andere verwandte Disziplinen vorantreiben wird.

Im Falle eines vermuteten biologischen Angriffs hätten Führungskräfte Fragen zur Identität und Quelle der biologischen Bedrohung, die Geheimdienste, öffentliche Gesundheit, Strafverfolgung und Forensik zu beantworten versuchen müssen (siehe Kasten 1-2A). Politische Entscheidungsträger wollen richtige Antworten – und zwar schnell -, damit sie angemessen handeln können. Forensik kann helfen, diese Fragen zu beantworten, und es isessential, dass die Antworten zuverlässig sein. Gleichzeitig müssen die politischen Entscheidungsträger nicht nur beurteilen, ob Informationen objektiv glaubwürdig und vertretbar sind, sondern auch, ob sie von den wichtigsten Zielgruppen akzeptiert werden.Dies kann ein wichtiges Thema auf nationaler Ebene sein, wird aber zu einem viel größeren Thema, wenn es um internationale Beziehungen, Sicherheit und Terrorismusfragen geht (siehe nächster Abschnitt). Sowohl “Eliten” als auch “Öffentlichkeit” können Informationen aufgrund von Misstrauen gegenüber der Quelle und anderen emotionalen Faktoren ablehnen. Bei der Verwendung der Ergebnisse der Wissenschaft müssen die politischen Entscheidungsträger (und die internationalen Verhandlungsführer) auch diese Faktoren berücksichtigen, nicht nur die objektive Wissenschaft. Es liegt außerhalb des Geltungsbereichs dieses Berichts, diese politischen Faktoren im Detail zu untersuchen, aber sie müssen bei der Entwicklung und Anwendung mikrobieller forensischer Fähigkeiten berücksichtigt werden.

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BOX 1-2

Fragen, die die Forensik beantworten kann. Was ist oder war es? Wer hat es getan?

Wie in Kasten 1-2B aufgeführt, könnten sich jedoch aus ermittlungs-/Rechts- und nachrichtendienstlicher/politischer Sicht einige unterschiedliche Fragen ergeben. Diese Parteien werden die gleichen Fragen haben wie nationale Führer, aber sie können auch viele zusätzliche Fragen haben, insbesondere in Bezug auf die Genauigkeit, Zuverlässigkeit, Gültigkeit, Glaubwürdigkeit und Verteidigbarkeit wissenschaftlicher Beweise. Sie können auch Informationen über die Wahrscheinlichkeit der Annahme von Beweismitteln und über Möglichkeiten haben, wie verschiedene Akteure versuchen könnten, Informationen aus politischen Gründen zu manipulieren. Forensik kann zu Antworten beitragen, aber die Beweise sindselten von einem klaren “Smoking Gun” -Typ. Während Rechtsrahmen für Evidenz existieren, werden politische Rahmenbedingungen entwickelt.

In den Vereinigten Staaten müssen Beweise in einem Strafverfahren mit den Beweisstandards des Strafjustizsystems übereinstimmen, um in Gerichtsverfahren zulässig zu sein, und Standards müssen bei jedem Schritt der Untersuchung erfüllt werden. Ermittlungsansätze müssen beispielsweise auf validierten, überprüfbaren Beweisen beruhen, damit die Behörden weitere Beweise sammeln und/oder verdächtige Parteien zur Zusammenarbeit auf verschiedene Arten zwingen können.In den Vereinigten Staaten und vielen anderen Ländern ist der “Beweismaßstab in einem Strafverfahren ” zweifelsfrei “, was bedeutet, dass die Gesamtbeweise so stark sein müssen, dass kein begründeter Zweifel daran besteht, dass der Angeklagte das Verbrechen begangen hat.”Ein begründeter Zweifel hängt natürlich von der Beurteilung aller während eines Prozesses vorgelegten Beweise durch die Geschworenen (oder die politischen Entscheidungsträger) ab.

Murch definierte “wissenschaftliche Zuschreibung” als die Zuordnung einer Stichprobe fraglichen Ursprungs zu einer Quelle oder Quellen bekannten Ursprungs mit größtmöglicher wissenschaftlicher Sicherheit — unter Ausschluss der Herkunft aus anderen Quellen (Murch, 2010). Ideale Beispiele sind Fingerabdruck- und DNA-Analysen,die ein hohes Maß an wissenschaftlicher Sicherheit dafür bieten können, dass Beweise aus einer Quelle unter Ausschluss aller anderen stammen. Laut Murch kann die mikrobielle Forensik diesen Grad an Sicherheit und in vielen Fällen jedoch noch nicht beanspruchenfälle können niemals eine solche Spezifität erreichen. Darüber hinaus kann der Standard für die vor Gericht geforderte Zuteilung von dem Standard abweichen, der erforderlich ist, um eine politische Entscheidung zu treffen.

Der Prozess der forensischen Untersuchung beginnt mit dem Sammeln von Informationen undInformationen, um eine Grundlage für eine Untersuchung zu legen und diese zu rechtfertigen. Auf diese erste Informationserhebung folgt eine zeitgesteuerte, multidisziplinäre Untersuchung mit mehreren Quellen, um einen Rule-In- und Rule-Out-Prozess zu verfolgen. Tatortuntersuchung umfaßt evidenceidentification, Sammlung, Bewahrung und Transport sowie vermutende Prüfung, die sucht, zu prüfen, dass entweder (a) das sampleprobably eine bestimmte Substanz ist, oder (b) das sample definitiv nicht acertain Substanz ist. Laboranalysen ermöglichen eine tiefere Charakterisierung Undvergleich von fraglichen und bekannten Quellproben. Während des gesamten Prozesses müssen die Forscher die Interpretationen der Analysen und die Schlussfolgerungen in einen Kontext stellen und sie an die Bedürfnisse der Echtzeit- und Endbenutzer anpassen. Murch, ein ehemaliger FBI-Beamter, erklärte Dasinvestigatoren sollten auch alternative Interpretationen von Analysen liefern.Während der gesamten Untersuchung hilft die Forensik beim Aufbau und der Gestaltungentscheidungen und Aktionen. Der Prozess ist iterativ, hilft bei der Erfüllung der Beweislast, ist Teil des Aufbaus in Richtung Strafverfolgung und unterstützt die Entlastung.Schließlich werden alle generierten Beweise und Informationen kanalisiertkommunikation und Entscheidungsfindung. Unvoreingenommene Ergebnisse, Schlussfolgerungen und Erklärungen zu einem Ereignis sowie alternative Erklärungen müssen den rechtlichen und politischen Entscheidungssystemen und anderen Akteuren zur Verfügung gestellt werden.

Die Wissenschaft spielt in jeder Phase einer forensischen Untersuchung eine Rolle, nicht nur bei der Feststellung von Schuld oder Unschuld. Zum Beispiel hilft die Wissenschaft dabei, Leads zu generieren, und zwar wiederholt während der Untersuchung des Anthrax Letters-Falls von 2001. Letztendlich werden die Ermittler die kombinierten forensischen Beweise abwägen, um eine Quelle auszuschließen oder zuzuordnen (Abbildung 1-2), um einen Schuld- oder Unschuldsfund zu unterstützen.

ABBILDUNG 1-2. Das forensische Kontinuum stellt die Bewertung und Analyse einer mikrobiellen Probe dar, um ihren Ausschluss- oder Zuordnungswert zu bestimmen.

ABBILDUNG 1-2

Das forensische Kontinuum stellt die Bewertung und Analyse einer mikrobiellen Probe dar, um deren Ausschluss- oder Attributionswert zu bestimmen. Diese Ergebnisse werden in andere Beweise und Informationen integriert, um Unschuld oder Schuld zu bestimmen. QUELLE: Budowle (mehr…)

Da die durch forensische Methoden generierten Informationen von der Strafverfolgung in Rechtsstreitigkeiten verwendet werden sollen, unterscheiden sich die Ziele dieser Methoden von denen der traditionellen Forschung. Neben der in der traditionellen Forschung geforderten Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit unterliegen forensische Methoden anderen strengen Anforderungen. Es gibt Zulässigkeitsanforderungen für “neue Wissenschaft” im US-amerikanischen Rechtsprozess, und ähnliche Anforderungen werden für den politischen Prozess entwickelt.

Die ideale forensische Methodik würde die in den Punkten 1-3A aufgeführten Ziele einbeziehen. Die Erreichung dieser Ziele würde dazu beitragen, sicherzustellen, dass Proben gesammelt und angemessen gehandhabt werden, um die Zielbeweise so gut wie möglich zu erhalten; Analysen und Vergleiche von Proben bekannter Quelle (K) und befragter Quelle (Q) werden mit anwendbarer Diskriminierung und Auflösung durchgeführt; Analysen sind zuverlässig und wiederholbar, mit klar definierten Fehlerraten oder definierten Einschränkungen; und der Prozess liefert interpretierbare, beweiskräftige Ergebnisse, die kommuniziert und unterstützt werden können. Das ideale gerichtsmedizinische System würde die Elemente in Feld 1-3 B umfassen und die Bereitstellung geeigneter wissenschaftlicher Methoden, Werkzeuge, Ausrüstungen, Infrastrukturen und Personal ermöglichen, um den Bedürfnissen der Antragsteller und Interessengruppen gerecht zu werden. Ein solches System würde dazu beitragen, dass die Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung in den Phasen Feldbewertung und -analyse, Beweiserhebung und -aufbewahrung, Laboranalyse zur Charakterisierung einer unbekannten oder in Frage gestellten Probe und/oder zum Vergleich mit einer Probe aus einer bekannten Quelle, Interpretation und Schlussfolgerungen sowie Berichterstattung und Kommunikation aufrechterhalten werden kann.

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KASTEN 1-3

Forensische Methoden und Systemelemente. Robuste Sammlung und Bewahrung beweisrelevanter Verwertung von Proben

Die Gründer der HMRU erkannten, dass der Aufbau einer mikrobiellen Forensikdisziplin die Aggregation eines breiten Spektrums von Disziplinen (z., epidemiologie, Genomik, 4metagenomik, 5und andere “Omik” -Disziplinen, Biostatistik und Populationsgenetik, 6analytische Chemie und Biochemie, Mikroskopie, Bakteriologie, Mykologie, Virologie, klinische Medizin für Infektionskrankheiten, Veterinärmedizin, Pflanzenpathologie, Lebensmittelwissenschaften, Ökologie, Materialwissenschaften, Verfahrenstechnik, Naturwissenschaften sowie Bioinformatik und Computerwissenschaften). Murch betonte, dass viele dieser Disziplinen auch für die öffentliche Gesundheit und die medizinische Wissenschaft von grundlegender Bedeutung sind. Wie bereits erwähnt, wurde die Notwendigkeit einer starken Union und einer dynamischen Zusammenarbeit zwischen Strafverfolgungsbehörden und der öffentlichen Gesundheit zur Untersuchung möglicher Bioangriffe von Anfang bis Ende des Ereignisses frühzeitig in der Entwicklung der mikrobiellen Forensik erkannt.Öffentliche Gesundheit, Infektionskrankheiten Medizin und Strafverfolgungsbehörden müssen alle feststellen, ob ein Ereignis absichtlich, zufällig oder natürlich ist. Wichtig ist, dass jeder die Ressourcen des anderen nutzen kann, um die gleichen ursprünglichen Ziele zu erreichen. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ansätzen besteht darin, dass das Ziel der Untersuchung der öffentlichen Gesundheit darin besteht, die Reaktion der öffentlichen Gesundheit zu verwalten und die Gesundheit und Sicherheit der Öffentlichkeit zu schützen, während die Strafverfolgungsbehörden die Sicherheit gewährleisten sollen, indem sie diejenigen festnehmen und verurteilen, die den Angriff begangen haben.

Mikrobielle Forensik versucht, diese Fragen zu beantworten:

Was ist der Bedrohungsagent? Normalerweise war es nicht schwierig, dies festzustellen, obwohl es möglicherweise nicht in einem optimalen Zeitrahmen auftritt.

Ist es beweiskräftig oder relevant? Es ist schwieriger, Gewissheit zu schaffenhier. Wissenschaftler können beispielsweise mit Spurenmengen arbeiten, oder die Analyse erfordert möglicherweise ein Verständnis des Probenhintergrunds, um die Quelle zu verstehen.

Kann es mit einer Quelle verknüpft werden? Um dies zu begründen, ist es erforderlich, die Leistungsfähigkeit der Methoden zur Unterscheidung und Charakterisierung mit akzeptablen Konfidenzgrenzen zu verstehen.

Was sind die Bedeutung und das Gewicht der Schlussfolgerung?

Das Ziel des mikrobiellen Forensikprozesses ist es, mikrobielle Analysen und andere Beweise zu verwenden, um eine befragte Quelle auf eine Position in einem Kontinuum zu fixieren, das von “konnte nicht von”bis “konsistent7 mit Ursprung von” bis”absolut nicht von” einer bekannten Quelle stammt. Identifikation ist einfacher als Attribution. Ausschluss, Assoziation und Attribution hängen von mehreren Schlüsselfaktoren ab, wobei der Attribution mehr Wert und Gewicht beigemessen wird, wenn mehr mögliche Quellen eliminiert werden können. Unsicherheit und Vertrauen müssen entweder angegeben werdenqualitativ oder quantitativ.

Der Arbeitsbereich der mikrobiellen Forensik ist enorm. Im Gegensatz zu Situationen, in denen ein Mensch eine Quelle biologischer Beweise ist (eine Spezies, zwei Geschlechter), befasst sich die mikrobielle Forensik mit unzähligen Organismen, einschließlich Viren, Bakterien, Pilzen, Parasiten und den Toxinen, die einige dieser Organismen produzieren. Die Vektoren, durch die Infektionskrankheiten verbreitet werden, und diereservoirs, in denen sie sich befinden, könnten ebenfalls von Bedeutung sein. Biologische Mittel sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in den von verschiedenen Ländern entwickelten “Bedrohungslisten” aufgeführt sind (z. B. die Kategorien “A, B und C” der CDC für Bioterrorismusagenten).8 Noch sind Menschen das einzig mögliche Ziel – landwirtschaftliche Pflanzen und Tiere könnten es auch sein.Darüber hinaus können Bedrohungsmittel biotechnologisch hergestellt werden, und eine Reihe von infektiösen Wirkstoffen könnte aufgrund der Motive, Mittel, Ressourcen und Ziele des Täters missbraucht werden.

Wie Murch feststellte, sollten wir uns angesichts all dessen fragen, ob die forensischen Techniken, die wir benötigen, um dieser Vielfalt potenzieller biologischer Bedrohungen zu begegnen, heute vorhanden sind und ob sie die Erwartungen aller Ebenen der Interessengruppen erfüllen können?

Ein Großteil der Arbeit der mikrobiellen Forensik basiert heute auf dem Studium der biologischen Vielfalt, der Phylogenetik, der 9-Phylogeographie, der 10-Genomik und der Entwicklung von Methoden mit größerer Erkennungs- und Detailempfindlichkeit, Extraktionsmethoden und Sammelstrategien. Die Wissenschaft bewegt sich hin zu schnellerem Durchsatz, cleverer Bioinformatik,11 und anderen Methoden. Die Vereinigten Staaten und einige andere Länder haben umfangreiche Investitionen in die Genomsequenzierung12 getätigt und dabei verschiedene Methoden und Technologien, einschließlich der Entwicklung kompakter Tischgeräte, sowie in die Bioinformatik verfolgt.

Die mikrobielle Forensik untersucht auch, ob ein Wirkstoff genetisch manipuliert oder chemisch behandelt wurde, um ihn virulenter oder dispergierbarer zu machen oder seine Eigenschaften zu maskieren. Der Agent wurde möglicherweise grob oder mit gehandhabtgroße Raffinesse. Analyse von Verarbeitungselementen, wie Methoden vonwachstum, Trennung, Waschen, Trocknen, Mahlen und die Verwendung von Additiven können helfen, den Produktionsprozess und die Quelle eines biologischen Materials weiter zu charakterisieren und werden normalerweise durch physikalische und chemische Analysen bestimmt, die Instrumente wie Massenspektrometrie einsetzen können.13

Traditionelle forensische Beweise (z. B. Fingerabdrücke, Spuren, Digital, Materialien) sind ebenfalls immer noch ein wichtiger Teil der Zuschreibung, der nicht zensiert werden sollte. Mikrobielle Forensik erfordert, dass wissenschaftliche Ermittler die Beweismittel sicher und ordnungsgemäß behandeln und gleichzeitig den biologischen Wirkstoff als Beweismittel untersuchen.

Es gibt viele Ereignisszenarien, auf die wir schlecht vorbereitet sind, um effektiv zu reagieren oder mit mikrobieller Forensik zu untersuchen. Dazu gehören die Einführung eines hochaggressiven “neuen Stammes” des Influenzavirus während der Grippesaison, verschiedene Szenarien, in denen biologische Bedrohungen in landwirtschaftliche Tierpopulationen oder Kulturen eingeführt werden, und Angriffe mit Pathogenen, die so konstruiert wurden, dass sie vermuten lassen, dass sie aus einer anderen Quelle als der tatsächlichen Quelle stammen. Wenn ein Täter die Natur zu seinem Vorteil nutzt, können einige Fälle nie gelöst werden.

In einigen Fällen können Forensik und mikrobielle Forensik aus verschiedenen Gründen nur begrenzte Beiträge leisten. Die Zukunft der mikrobiellen Forensik liegt darin, die Lücken zu schließen, die die Kapazität verringern. Forexample, Murch identifiziert Bedürfnisse für eine bessere Bioinformatik, schneller Throughputgen-Sequenzierung, und ein verstärkter Fokus auf biosurveillance, Endemismus,Metagenomik, Proteomik,14 und die anderen “omics.”

Der nächste Abschnitt befasst sich mit den zusätzlichen Herausforderungen für die mikrobielle Forensik in einem internationalen Umfeld, in dem mehr als ein Land beteiligt ist.

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