IL CAMPO EMERGENTE DI MICROBICA FORENSICS

Scienza forense comporta l’applicazione della scienza per l’indagine oflegal e questioni politiche. La scienza potrebbe non offrire risposte definitive in tuttocasi, ma spesso svolge un ruolo investigativo speciale. “La scienza e la tecnologia sono utilizzate per servire come “testimoni” indipendenti in materia penale o civile, intelligence e politica” (Murchpresentation, 2013). L’obiettivo delle forze dell’ordine è”attribuzione”, cioè determinare chi ha commesso iloffenso. Sulla base dell’analisi di prove biologiche e di altro tipo, lawenforcement costruisce un caso per l’attribuzione a una o più fonti specifiche.Le prove a sostegno dell’attribuzione devono essere solide e idonee ad essere utilizzate nei procedimenti legali e ad informare il processo decisionale ai massimi livelli.

Microbial forensics cerca di produrre rapidamente conclusioni affidabili per proteggere la salute pubblica e con validità e qualità sufficienti per servire la legge e gli scopi politici. In medicina legale microbica, maypartner di applicazione di legge con scienziati da microbiologia, genetica,salute pubblica, agricoltura, e molte altre discipline per identificare e characterizepathogens, o le loro tossine, implicate in eventi biologici.

Il Dr. Randall Murch ha offerto cinque importanti domande per inquadrare lo backgroundon microbica forensics:

Perché c’è un importante bisogno di microbica forensics?

Qual è lo stato attuale dell’arte?

In che modo le indagini forensi utilizzate per le indagini penali differiscono dalle indagini epidemiologiche per la salute pubblica?

Quali sono le principali sfide di ricerca per il settore?

In che modo la scienza di base può essere utilizzata per risolvere le attuali sfide della forensics microbica e in che modo questo potrebbe aiutare in altre aree, come la salute pubblica?

Murch ha spiegato che la medicina legale microbica negli Stati Uniti è iniziata nel1990 con la formazione del Federal Bureau of Investigation(FBI) Hazardous Materials Response Unit (HMRU). L’Unità è stata creata per sostenere indagini sul bioterrorismo sospette o note, fornendo indizi investigativi e sostenendo azioni penali o esenzioni con prove scientifiche. L’unità di FBI inizialmente ha attinto a sciencebeing di eredità sviluppato o compiuto da scienziati a anduniversities di laboratori nazionali attraverso gli Stati Uniti e ha impiegato principi e pratiche di scienceprincipes forensi per provare a produrre prove che sarebbero tribunale di admissiblein secondo requisiti legali di Stati Uniti e norme. Anche l’FBI ha riconosciuto l’importanza di collaborare con la comunità della salute pubblica.Al momento dei preparativi per i Giochi Olimpici estivi del 1996 ad Atlanta, è stata stabilita una collaborazione con i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC)che è ancora in corso. Il CDC fornisce, ad esempio, materiali di formazione sull’epidemiologia forense.2

Sebbene la medicina legale microbica includa la ricerca di base per sviluppare tecniche o metodologie, le domande poste, i processi coinvolti,le aspettative e i risultati ricercati possono essere diversi o più richiesti rispetto alla ricerca di base. La scienza forense microbica, come tutte le scienze, deve (1) essere adeguatamente convalidata e accettata dai pari e dagli stakeholder (scientifici, legali, decisionali) prima di essere utilizzata, ma deve anche (2) dimostrare che le informazioni generate possono rispondere a domande chiave di carattere investigativo e giuridico. Microbial forensics prende in prestito, transizioni e sviluppa la scienza da discipline correlate per i propri scopi. Le sfide di Meetingthese aumenteranno il valore di forensics microbico fornendo”i salti” nel valore, nella fiducia e nella tempestività per la fabbricazione di criticaldecision e avanzeranno altre discipline relative.

In caso di sospetto attacco biologico, i leader avrebbero domande sull’identità e la fonte della minaccia biologica a cui intelligence,sanità pubblica, forze dell’ordine e medicina legale devono cercare di rispondere (vedi Riquadro 1-2A). I leader politici vogliono risposte corrette-e rapide-in modo che possano agire in modo appropriato. La scienza forense può aiutare a rispondere a queste domande, ed èessenziale che le risposte siano affidabili. Allo stesso tempo, i leader politici devono valutare non solo se le informazioni sono oggettivamente credibili e difendibili, ma anche se saranno accettate dai principali destinatari.Questo può essere un problema importante a livello nazionale, ma diventa una considerazione molto più ampia quando si tratta di relazioni internazionali, sicurezza e terrorismo (vedi sezione successiva). Sia le “élite” che i “pubblici” possono rifiutare le informazioni a causa della sfiducia nei confronti della fonte e di altri fattori emotivi. Quando si utilizzano i risultati della scienza, i responsabili politici (e i negoziatori internazionali) devono prendere in considerazione anche questi fattori, non solo la scienza oggettiva. Al di là dello scopo di questa relazione, esaminare questi fattori politici in ogni dettaglio, ma devono essere presi in considerazione nello sviluppo e nell’applicazione delle capacità forensi microbiche.

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CASELLA 1-2

Domande Forensics può aiutare a rispondere. Che cos’è o era? Chi è stato?

Tuttavia, dalle prospettive investigative/giuridiche e di intelligence/politiche, elencate nel riquadro 1-2B, potrebbe sorgere una serie alquanto variegata di domande. Queste parti condividono le stesse domande dei leader nazionali, ma possono anche avere molte domande aggiuntive, in particolare per quanto riguarda l’accuratezza,l’affidabilità, la validità, la credibilità e la difendibilità delle prove scientifiche. Essi possono anche avere informazioni sulla probabilità che le prove vengano accettate e sui modi in cui diversi attori potrebbero tentare di manipolare le informazioni per motivi politici. La scientifica può contribuire alle risposte, ma le prove sonoraramente di un chiaro tipo di “pistola fumante”. Sebbene esistano strutture legali per la prova, sono in fase di sviluppo quadri politici.

Negli Stati Uniti, le prove in un procedimento penale devono allinearsi con gli standard di prova del sistema giudiziario penale per essere ammesse in un procedimento giudiziario e gli standard devono essere soddisfatti in ogni fase dell’indagine. Le piste investigative,ad esempio, devono basarsi su prove convalidate e verificabili, al fine di consentire alle autorità di raccogliere ulteriori prove e/o costringere le parti sospette a cooperare in vari modi.Negli Stati Uniti e in molti altri paesi, lo “standard di prova in un processo penale è “oltre ogni ragionevole dubbio”, il che significa che le prove complessive devono essere così forti che non vi è alcun ragionevole dubbio che l’imputato abbia commesso il crimine.”3 Il ragionevole dubbio, naturalmente, dipende dalla valutazione dei giurati (o dei responsabili politici) di tutte le prove presentate durante un processo.

Murch ha definito “attribuzione scientifica” come l’assegnazione di un campione di origine in discussione a una fonte, o fonti, di origine nota, al più alto grado possibile di certezza scientifica—escludendo l’origine da altre fonti (Murch, 2010). Esempi ideali sono le analisi delle impronte digitali e del DNA,che possono fornire un elevato grado di certezza scientifica che le prove provengano da una fonte ad esclusione di tutte le altre. Tuttavia, secondo Murch, la medicina legale microbica non può ancora affermare che il grado di certezza e in molti casi non può mai raggiungere tale specificità. Inoltre, lo standard perattribuzione richiesto in tribunale può essere diverso dallo standard richiesto per guidare una decisione politica.

Il processo di indagine forense inizia con la raccolta di informazioni e informazioni per gettare le basi e giustificare un’indagine. Questa raccolta di informazioni iniziali è seguita da un’indagine multidisciplinare,multisource e basata sul tempo per perseguire un processo di rule-in e rule-out. Crime scene investigation includes evidenceidentification, collection, preservation, and transport, as well aspresumptive test, che cerca di dimostrare che o (a) il sampleprobably è una certa sostanza o (b) il campione è sicuramente non acertain sostanza. Le analisi di laboratorio forniscono una caratterizzazione e un confronto più approfonditi tra campioni di origine interrogati e campioni di origine noti. Durante tutto il processo, gli investigatori devono inserire le interpretazioni delle analisi e delle conclusioni tratte in un contesto, trasformandole in modo da soddisfare le esigenze sia degli utenti in tempo reale che di quelli finali. Murch, un ex funzionario dell’FBI, ha dichiarato chegli investigatori dovrebbero anche fornire interpretazioni alternative delle analisi.Durante l’indagine, forensics sta assistendo nella costruzione e shapingdecisions e azioni. Il processo è iterativo, aiuta a soddisfare l’onere della prova, fa parte della costruzione verso l’azione penale e supporta l’esonero.Infine, tutte le prove e le informazioni generate sono incanalate acomunicazione e processo decisionale. I risultati, le conclusioni e le spiegazioni imparziali su un evento, nonché le spiegazioni alternative, devono essere forniti ai sistemi decisionali giuridici e politici e alle altre parti interessate.

La scienza svolge un ruolo in ogni fase di un’indagine forense, non solo nell’accertamento della colpevolezza o dell’innocenza. Ad esempio, la scienza aiuta a generare lead e lo ha fatto ripetutamente durante l’indagine sul caso 2001 anthrax letters. In ultima analisi, gli investigatori valuteranno le prove forensiche combinate per escludere o attribuire a una fonte (Figura 1-2) per supportare un accertamento di colpevolezza o innocenza.

 FIGURA 1-2. Il continuum forense rappresenta la valutazione e l'analisi di un campione microbico per determinare il suo valore di esclusione o attribuzione.

FIGURA 1-2

Il continuum forense rappresenta la valutazione e l’analisi di un campione microbico per determinarne l’esclusione o il valore di attribuzione. Questi risultati saranno integrati con altre prove e informazioniper determinare l’innocenza o la colpevolezza. FONTE: Budowle (più…)

Poiché le informazioni generate dai metodi forensi devono essere utilizzate dall’applicazione della legge nel contenzioso, gli obiettivi di questi metodi differiscono da quelli della ricerca tradizionale. Oltre all’accuratezza, all’affidabilità e alla capacità di risposta richieste nella ricerca tradizionale, le metodologie forensi sono soggette ad altri requisiti rigorosi. Ci sono requisiti di ammissibilità per “nuova scienza” nel processo legale degli Stati Uniti, e requisiti simili sono in fase di sviluppo per il processo politico.

L’ideale di scienza forense metodologia sarebbe incorporare gli obiettivi elencati in arrivo 1-3A. Achievingthese obiettivi dovrebbe aiutare a garantire che i campioni sono raccolti e handledappropriately per preservare la destinazione delle prove, nonché l’eventuale; analysesand confronti di origine (K) e messo in discussione-fonte (Q) campioni areperformed con le vigenti disposizioni di discriminazione e di risoluzione; analisi arereliable e ripetibile, che definisce chiaramente i tassi di errore o definedlimitations; e le rese di processo interpretabili, probatorio risultati possono essere comunicati e supportato. Il sistema scientifico forense ideale dovrebbe comprendere gli elementi contenuti nel riquadro 1-3B e consentire il marshalling di metodi,strumenti, attrezzature, infrastrutture e personale scientifici appropriati per soddisfare le esigenze del mittente e delle parti interessate. Tale sistema contribuirebbe a garantire che il controllo della qualità e la garanzia della qualità possano essere mantenuti attraverso le fasi di valutazione e analisi sul campo, raccolta e conservazione delle prove, analisi di laboratorio per caratterizzare un campione sconosciuto o interrogato e/o confrontarlo con un campione da una fonte nota, interpretazione e conclusioni, e comunicazione e comunicazione.

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CASELLA 1-3

Metodi scientifici forensi ed elementi del sistema. Raccolta e conservazione solide di prove Sfruttamento rilevante dei campioni

I fondatori dell’HMRU hanno riconosciuto che la costruzione di una disciplina forense microbica richiederebbe l’aggregazione di una vasta gamma di discipline (ad es.,epidemiologia e genomica,4metagenomics,5 altri “omiche” discipline, biostatistica e populationgenetics,6analytical chimica e biochimica, microscopia, batteriologia, micologia,virologia, medicina clinica per le malattie infettive, medicina veterinaria,patologia vegetale, scienze alimentari, ecologia, scienza dei materiali, processengineering, scienze fisiche, e la bioinformatica e la computationalscience). Murch ha sottolineato che anche molte di queste discipline sonofondamentale per la salute pubblica e la scienza medica. Come notato sopra, la necessità di una forte unione e di una collaborazione dinamica tra le forze dell’ordine e la salute pubblica per indagare su possibili attacchi biologici fin dall’inizio degli eventi è stata riconosciuta all’inizio dello sviluppo della medicina legale microbica.Salute pubblica, medicina delle malattie infettive e applicazione della leggele indagini devono stabilire se un evento è intenzionale,accidentale o naturale. È importante sottolineare che ciascuno può sfruttare le risorse degli altri per raggiungere gli stessi obiettivi iniziali. La differenza principale tra i due approcci è che l’obiettivo dell’indagine sulla sanità pubblica è quello di gestire la risposta alla salute pubblica e proteggere la salute e la sicurezza del pubblico, mentre le forze dell’ordine devono fornire sicurezza e sicurezza arrestando e condannando coloro che hanno commesso l’attacco.

Microbial forensics cerca di rispondere a queste domande:

Qual è l’agente di minaccia? Di solito stabilire questonon è stato difficile, anche se potrebbe non verificarsi in un lasso di tempo ottimale.

È probante o rilevante? Stabilire sicurezzaqui è più difficile. Gli scienziati possono lavorare con le quantità di tracce, ad esempio, o l’analisi può richiedere una comprensione del background del campione per comprendere la fonte.

Può essere collegato a una fonte? Stabilire questorichiede di comprendere il potere dei metodi utilizzati per discriminare e caratterizzare con limiti di confidenza accettabili.

Quali sono il significato e il peso della conclusione?

L’obiettivo del processo di microbica forense è quello di utilizzare analisi microbiche e altre prove per fissare una fonte interrogata in una posizione su un continuum che va da “non avrebbe potuto provenire da”a “consistent7 con aver avuto origine da” a”assolutamente avuto origine da” una fonte nota. Ancora una volta, l’identificazione è più semplice dell’attribuzione. L’esclusione, l’associazione e l’attribuzione dipendono da diversi fattori chiave, con più valore e peso dato all’attribuzione derivata quando più fonti possibili possono essere eliminate. L’incertezza e la fiducia devono essere dichiarate, oqualitativamente o quantitativamente.

L’ampiezza dello spazio di lavoro microbica forense è vasto. A differenza di situationsin cui un essere umano è una fonte delle prove biologiche (una specie, twogenders), microbica forensics si occupa di una miriade di organismi, includingvirus, batteri, funghi, parassiti, e le tossine alcuni di questi organismsproduce. Anche i vettori con cui si diffondono le malattie infettive e i serbatoi in cui risiedono potrebbero essere importanti. Gli agenti biologici non sono limitati a quelli che compaiono nelle “threatlist” sviluppate da vari paesi (ad esempio, le categorie”A, B e C” degli agenti bioterroristici del CDC).8 Né gli esseri umani sono l’unico bersaglio possibile-piante e animali agricoli potrebbero essere pure.Inoltre, gli agenti di minaccia possono essere bioingegnerizzati e un certo numero di agenti infettivi potrebbe essere abusato in base ai motivi, ai mezzi, alle risorse e agli obiettivi del perpetratore.

Come ha osservato Murch, alla luce di tutto ciò, dovremmo chiederci se le tecniche forensiche di cui abbiamo bisogno per affrontare questa vasta gamma di potenziali minacce biologiche sono in atto oggi e se possono soddisfare le aspettative di tutti i livelli di stakeholder?

Gran parte del lavoro di microbial forensics oggi è basato su studyingbiodiversity, phylogenetics,9 phylogeography,10 genomics e metodi di sviluppo con greatersensitivity di rilevazione e livello di dettaglio, metodologie di estrazione, andcollection strategie. La scienza si sta muovendo verso un throughput più veloce, intelligentebioinformatica, 11 e altri metodi. Gli Stati Uniti e alcuni altri paesi hanno investito molto nel sequenziamento del genome12—perseguendo diversi metodi e tecnologie, tra cui lo sviluppo di unità compatte da banco—e nell’informatica biologica.

Microbica forensics indaga anche se un agente è stato geneticallymanipulated o chimicamente trattati per renderlo più virulento o dispersibile o mascherare le sue caratteristiche. L’agente potrebbe essere stato maneggiato crudamente o congrande sofisticazione. L’analisi degli elementi di lavorazione, come i metodi di crescita, separazione, lavaggio, essiccazione, macinazione e l’uso di additivi possono aiutare a caratterizzare ulteriormente il processo di produzione e la fonte di un materiale biologico e sono generalmente determinati attraverso analisi fisiche e chimiche che possono impiegare strumentazione come la spettrometria di massa.13

Anche le prove forensi tradizionali (ad esempio, impronte digitali, tracce, digitali,materiali) sono ancora una parte importante dell’attribuzione che non dovrebbe essere onorata. La medicina legale microbica richiede che gli investigatori scientifici affrontino in modo sicuro e corretto le prove classiche probatorie mentre studiano anche l’agente biologico come prova.

Ci sono molti scenari di eventi per i quali non siamo preparati a rispondere in modo efficace o indagare utilizzando la medicina legale microbica. Questi includono l’introduzione di un “nuovo ceppo” altamente aggressivo di influenzavirus durante la stagione influenzale, vari scenari che introducono minacce biologiche alle popolazioni animali o alle colture agricole e attacchi che impiegano agenti patogeni che sono stati progettati per suggerire che provengono da una fonte diversa dalla fonte reale. Se un perpetratore usa la natura per il suovantaggio, alcuni casi potrebbero non essere mai risolti.

In alcuni casi, la scienza forense e la medicina legale microbica potrebbero fornire contributi limitati per una serie di motivi. Il futuro di microbialforensics sta nel colmare quelle lacune che diminuiscono la capacità. Forexample, Murch identificato esigenze per una migliore bioinformatica, più veloce throughputgene sequenziamento, e una maggiore attenzione sulla biosurveillance,endemismo, metagenomica,proteomica, 14 e gli altri “omics.”

La prossima sezione affronta le ulteriori sfide per la medicina legale microbica in un contesto internazionale in cui più di un paese è coinvolto.

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