Антитела к белкам зубной эмали упростили определение пола ископаемых останков

Британские и нидерландские исследователи разработали метод определения пола древних людей с помощью синтетических антител к белкам сохранившейся зубной эмали в скелетных останках. Подобный подход может значительно упростить анализ половой принадлежности, сделав его доступным в полевых условиях. Отчет о работе принят для публикации в журнале iScience.

Определение пола человеческих останков играет важную роль в реконструкции прошлого. Для классического остеологического подхода необходимы хорошо сохранившиеся кости, особенно таза и черепа, и для детей он подходит плохо. Анализ древней ДНК требует хорошей сохранности плотных костей (например, каменистой части височной кости, длинных костей конечностей, дентина зуба, причем для анализа их надо разрушить), а также дорогостоящих лабораторий с подготовленными специалистами.

В последние годы для определения пола успешно применяют анализ белков, в частности семейства амелогенинов, которые получают минимально деструктивными методами из зубной эмали, хорошо сохраняющейся в образцах. Их кодируют гены AMELX и AMELY, которые расположены соответственно в X- и Y-хромосоме, поэтому соотношение изоформ этих белков у мужчин и женщин различается, на чем и основан анализ. В настоящее время его проводят с помощью жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии, что требует громоздкого оборудования и квалифицированных специалистов, которые зачастую недоступны для археологов и антропологов.

Чтобы упростить этот анализ, Роб Лэйфилд (Rob Layfield) из Ноттингемского университета с коллегами из Великобритании и Нидерландов предложил использовать иммунологический подход. Для этого они создали моноклональные кроличьи антитела к синтетическим пептидам, соответствующим фрагментам AMELX (последовательность SIRPPYPSY) и AMELY (последовательность SM[Ox]IRPPY, где M[Ox] — окисленный метионин). При первичном испытании методом иммуноблоттинга антитела распознавали синтетические полипептиды с чувствительностью до 10 нанограмм без перекрестной реактивности. После этого для них оптимизировали условия иммуноферментного твердофазного анализа (ELISA) и успешно испытали на тех же синтетических пептидах с чувствительностью до 100 нанограмм.

В слепом эксперименте пол восьми постсредневековых скелетов определили остеологически, а также путем анализа белков эмали с помощью ELISA с разработанными антителами и масс-спектрометрии. Для двух образцов результаты ELISA и масс-спектрометрии противоречили остеологическому заключению, но совпали друг с другом, что свидетельствует об ошибке анализа по форме костей. Во всех остальных случаях все три метода дали одинаковые результаты.

После этого анализу подвергли 15 значительно хуже сохранившихся образцов из коллекции бронзового века, датированных примерно 1600–800 годами до нашей эры. Остеологический анализ их был невозможен. Для восьми из 15 образцов количество выделенных белков эмали признали ниже предела обнаружения ELISA (100 нанограмм) и исключили их из исследования. Во всех остальных семи случаях результаты ELISA и масс-спектрометрии совпали. Статистическую значимость выявленных методом ELISA соотношений X/Y во всех изученных образцах подтвердили с помощью критериев Шапиро — Уилка и Манна — Уитни (p = 0,0049 и 0,0006 соответственно).

В заключение пригодность разработанных тел для более воспроизводимого и эффективного анализа испытали на автоматизированной системе ELISA с роботизированным дозатором растворов и машиной для мойки планшетов. В качестве образцов использовали семь зубов из захоронений XIX века, которые были идентифицированы по записям в учетных книгах и/или на надгробьях. Пол шести из них был определен точно. В единственном случае, где наблюдалось расхождение, анализ отчетов проводивших раскопки археологов показал, что приведенные в них данные сомнительны и допускают неверную идентификацию эксгумированного индивида.

По мнению авторов работы, полученные результаты служат подтверждением концепции того, что иммунологические средства позволяют обойтись без масс-спектрометрии при определении пола скелетных останков. На их основе возможно создание рутинных, экономичных и высокоэффективных инструментов, возможно, пригодных для использования в полевых условиях.

В июле 2023 года исследователи из десяти стран сообщили, что анализ зубной эмали позволил им установить пол южноафриканских плейстоценовых гоминин возрастом около двух миллионов лет, а также подтвердить их таксономическое положение и обнаружить их значительную внутривидовую вариабельность.