DOI: https://doi.org/10.1007/s12024-025-01151-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41538104
تاريخ النشر: 2026-01-15
المؤلف: Sara Amurri وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحوث الجنائية والوراثية
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على منتجات التبغ المسخن (HTPs)، التي تعمل عند درجات حرارة أقل (حوالي 350 °م إلى 550 °م) مقارنة بالسجائر التقليدية. ترتبط هذه الدرجة المنخفضة من الحرارة بادعاءات بأن HTPs أقل ضرراً من السجائر التقليدية. زاد اعتماد HTPs على مستوى العالم، خاصة في منطقة آسيا والمحيط الهادئ، مع وجود تفاوت ملحوظ بين الجنسين في معدلات الاستخدام—3.45% بين الذكور مقابل 1.82% بين الإناث. من المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه، مما قد يؤثر على العلوم الجنائية حيث قد تظهر HTPs بشكل متزايد كأدلة في تحقيقات مسرح الجريمة. ومع ذلك، هناك نقص في الأبحاث حول طرق أخذ العينات واستعادة الحمض النووي من أوراق فلتر HTP.
تشير الاستنتاجات إلى أن HTPs الحديثة قد تنتج استعادة أقل للحمض النووي مقارنة بالسجائر التقليدية، بغض النظر عن تكوين عنصر التسخين. يُعزى هذا الانخفاض في الاستعادة إلى عوامل مثل انخفاض تدفق اللعاب أو تغير سلوك التدخين، بدلاً من درجة حرارة الاحتراق المنخفضة. على الرغم من ذلك، تم التعرف على جميع عينات HTP المعززة بنجاح على أنها تعود للمانح، مما يشير إلى أنه يجب التعامل مع HTPs بشكل مشابه للسجائر التقليدية في السياقات الجنائية، حيث تظل قيمة لاستعادة الحمض النووي وتحليل التكرارات القصيرة المتتالية (STR).
مقدمة
في المقدمة، يبرز المؤلفون أهمية الآثار البيولوجية، وخاصة اللعاب، في التحقيقات الجنائية لإعادة بناء الأحداث والتعرف على الأشخاص. يمكن العثور على اللعاب على أسطح مختلفة، مثل أعقاب السجائر، ويحتوي على حمض نووي قيم، وخلايا ظهارية فموية، وبصمات أصابع كامنة. إن ظهور منتجات التبغ الجديدة، وخاصة المنتجات التي لا تحترق (HNB) أو منتجات التبغ المسخن (HTPs)، يقدم تعقيدات في تحليل الحمض النووي الجنائي بسبب خصائصها الهيكلية المميزة ودرجات الحرارة المتفاوتة أثناء الاستخدام، مما قد يؤثر على سلامة الحمض النووي.
تهدف الأبحاث إلى التحقيق في استعادة الحمض النووي من أوراق الفلتر لنوعين من أعواد HTP المتاحة تجارياً مقارنة بالسجائر التقليدية. يشير المؤلفون إلى أن الاستخدام المتزايد لـ HTPs قد دفع الدراسات إلى آثارها الصحية، بما في ذلك التغيرات في إنتاج اللعاب بين المستخدمين. بينما تشير بعض الدراسات إلى أن مستخدمي HTP قد يكون لديهم معدلات إفراز لعاب أقل، تشير دراسات أخرى إلى معدلات تدفق لعاب مشابهة بين مستخدمي HTP ومستخدمي السجائر التقليدية. تثير هذه التباينات مخاوف بشأن التأثير المحتمل على ترسيب الحمض النووي واستعادته لتحليل التكرارات القصيرة المتتالية (STR)، مما يستلزم تقييم طرق أخذ العينات في السياقات الجنائية.
طرق
اتبعت الدراسة المعايير الأخلاقية وحصلت على موافقة من اللجنة الأخلاقية الحيوية في جامعة بولونيا. شارك ستة عشر متطوعاً (8 رجال و8 نساء، تتراوح أعمارهم بين 22 إلى 63 عاماً، بمتوسط عمر 31.9 عاماً) في البحث، وكان جميعهم مدخنين معتادين. سُمح للمشاركين بالتدخين دون نظام محدد مسبقاً، مما وفر إجمالي 96 عينة عبر ثلاثة أنواع من منتجات التدخين: السجائر التقليدية، أعواد التبغ المسخن مع حامل تسخين (نوع HTP HH)، وتلك التي تحتوي على شفرة تسخين مدمجة (نوع HTP EH). قام كل متطوع بتدخين اثنين من كل نوع منتج في نفس اليوم، مع فترة زمنية لا تقل عن ثلاثين دقيقة بين الجلسات لتقليل التباين.
بعد التدخين، وُضعت كل عقب سيجارة وعصا في كيس بلاستيكي منفصل، تم التعامل معه فقط من قبل المدخن. تمت معالجة ورقة الفلتر من كل عينة باستخدام تقنيات معقمة، حيث تم استخراج نصف الفلتر مباشرة بعد التدخين (T0) وتم تخزين النصف الآخر لمدة شهر في درجة حرارة الغرفة (T1) لمنع التلوث. كما تم جمع مسحات فموية من المشاركين كعينات مرجعية وتخزينها في -20 °م حتى التحليل. كانت هذه البروتوكولات الدقيقة لأخذ العينات والتعامل تهدف إلى ضمان سلامة العينات لاستخراج الحمض النووي والتحليل لاحقاً.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى أن تركيزات الحمض النووي من عينات السجائر التقليدية تراوحت بين 0.2650 نانوغرام/ميكرولتر إلى 7.4294 نانوغرام/ميكرولتر، بينما تراوحت تلك من منتجات التبغ المسخن (HTP) بين 0.0008 نانوغرام/ميكرولتر إلى 6.4711 نانوغرام/ميكرولتر. كشفت التحليلات الإحصائية عن عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين الجنسين أو الفئات العمرية (p > 0.05)، مما أدى إلى دمج هذه الفئات الفرعية لمزيد من التحليل. من الجدير بالذكر أن السجائر التقليدية أنتجت كمية أكبر بكثير من الحمض النووي مقارنة بكلا نوعي HTP (p = 0.009)، مع تأكيد الاختبارات اللاحقة لهذا الفرق (كلاهما p = 0.024). كما وجدت الدراسة أن 95.6% من العينات قدمت ملفات STR كاملة، مع نسبة صغيرة مصنفة كملفات مختلطة، والتي أظهرت تأثيرات عشوائية مثل فقدان الأليلات.
كان مؤشر التحلل أعلى بكثير لجميع العينات المستخرجة بعد شهر من التخزين (T1) مقارنة بتلك المعالجة فوراً (T0)، مع قيم p تبلغ 0.001 عبر جميع أنواع السجائر. ومع ذلك، لم تُلاحظ فروق ذات دلالة إحصائية في إنتاج الحمض النووي بين السجائر التقليدية وأعواد HTP عند T1 (p = 0.269). تشير النتائج إلى أن سلوك المستخدم، مثل أنماط السحب وتدفق اللعاب، قد يؤثر على استعادة الحمض النووي، على الرغم من أن الدراسة لم تقم بتوحيد سلوك التدخين، وهو ما يُعترف به كحد من الدراسة. بشكل عام، تؤكد النتائج على الفعالية الأعلى للسجائر التقليدية في استعادة الحمض النووي مقارنة بـ HTPs، مع الإشارة أيضاً إلى التأثير المحتمل لوقت التخزين على تحلل الحمض النووي.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على تأثير منتجات التبغ المسخن (HTPs) على استعادة الحمض النووي وتحليل التكرارات القصيرة المتتالية (STR)، خاصة في السياقات الجنائية. استخدمت الدراسة مجموعة أدوات Maxwell® FSC DNA IQ™ لاستخراج الحمض النووي وتقديره، مما كشف عن تباين كبير في عوائد الحمض النووي عبر العينات. من الجدير بالذكر أن استعادة الحمض النووي من أعواد HTP كانت أقل بكثير من تلك المستخرجة من السجائر التقليدية، مع تأثيرات مثل سلوك التدخين والتوقيت تؤثر على النتائج. أظهرت التحليلات أنه بينما سمحت HTPs بتحليل الحمض النووي، فإن العوائد المنخفضة قد تحد من فعالية تحليلات جنائية أخرى، مثل تحليل الحمض النووي الجنائي السريع وتقييمات الحمض النووي السريعة، التي تتطلب عادة كميات أكبر من الحمض النووي.
تؤكد النتائج على ضرورة تكيف علم الوراثة الجنائية مع الانتشار المتزايد لـ HTPs في مسارح الجريمة. على الرغم من التحديات التي تطرحها استعادة الحمض النووي المنخفضة، أظهرت الدراسة أن عينات HTP لا تزال يمكن أن توفر جودة كافية لتحديد المانح، مع نسب احتمالية (LR) تتجاوز العتبة \(10^6\). تقترح الأبحاث أنه يجب التعامل مع HTPs بشكل مشابه للسجائر التقليدية في التحقيقات الجنائية، حيث يمكن أن توفر أدلة قيمة للحمض النووي. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك التصميم الذي يتضمن عدة أجهزة تم تدخينها من قبل المتطوعين في يوم واحد، مما قد لا يعكس أنماط الاستخدام النموذجية. بشكل عام، تدعو النتائج إلى النظر بعناية في أجهزة التدخين الناشئة في السياقات الجنائية لتعزيز جهود استعادة الحمض النووي وتحليلها.
DOI: https://doi.org/10.1007/s12024-025-01151-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41538104
Publication Date: 2026-01-15
Author(s): Sara Amurri et al.
Primary Topic: Forensic and Genetic Research
Overview
The section provides an overview of heated tobacco products (HTPs), which operate at lower temperatures (approximately 350 °C to 550 °C) compared to conventional cigarettes. This lower temperature is associated with claims that HTPs are less harmful than traditional cigarettes. The adoption of HTPs has increased globally, particularly in the Asia-Pacific region, with a notable gender disparity in usage rates—3.45% among males versus 1.82% among females. This trend is expected to continue, potentially impacting forensic science as HTPs may increasingly appear as evidence in crime scene investigations. However, there is a lack of research on the sampling methods and DNA recovery from HTP filter papers.
The conclusions indicate that modern HTPs may yield lower DNA recovery compared to traditional cigarettes, regardless of the heating element configuration. This reduced recovery is attributed to factors such as decreased salivary flow or altered smoking behavior, rather than the lower combustion temperature. Despite this, all amplified HTP samples successfully identified the donor, suggesting that HTPs should be treated similarly to traditional cigarettes in forensic contexts, as they remain valuable for DNA recovery and short tandem repeat (STR) profiling.
Introduction
In the introduction, the authors highlight the significance of biological traces, particularly saliva, in forensic investigations for event reconstruction and personal identification. Saliva can be found on various surfaces, such as cigarette butts, and contains valuable DNA, mouth epithelial cells, and latent fingerprints. The emergence of new tobacco products, specifically heat-not-burn (HNB) or heated tobacco products (HTPs), introduces complexities in forensic DNA analysis due to their distinct structural characteristics and varying temperatures during use, which may affect DNA integrity.
The research aims to investigate DNA recovery from the filter papers of two types of commercially available HTP sticks in comparison to traditional cigarettes. The authors note that the increasing use of HTPs has prompted studies on their health effects, including variations in saliva production among users. While some studies indicate that HTP users may have lower saliva secretion rates, others report similar salivary flow rates between HTP and traditional cigarette users. This variability raises concerns about the potential impact on DNA deposition and recovery for short tandem repeat (STR) profiling, necessitating an evaluation of sampling methods in forensic contexts.
Methods
The study adhered to ethical standards and received approval from the Bioethical Committee of the University of Bologna. Sixteen volunteers (8 men and 8 women, aged 22 to 63 years, mean age 31.9 years) participated in the research, all of whom were habitual smokers. Participants were allowed to smoke without a predefined regimen, providing a total of 96 samples across three types of smoking products: traditional cigarettes, heating tobacco sticks with a heating holder (HTP stick type HH), and those with an embedded heating blade (HTP stick type EH). Each volunteer smoked two of each product type on the same day, with a minimum interval of thirty minutes between sessions to minimize variability.
Following smoking, each cigarette butt and stick was placed in a separate disposable plastic bag, handled only by the smoker. The filter paper from each sample was processed using sterile techniques, with half of the filter extracted immediately after smoking (T0) and the other half stored for one month at room temperature (T1) to prevent contamination. Buccal swabs were also collected from participants as reference samples and stored at -20 °C until analysis. This meticulous sampling and handling protocol aimed to ensure the integrity of the samples for subsequent DNA extraction and analysis.
Results
The results of the study indicate that DNA concentrations from traditional cigarette samples ranged from 0.2650 ng/μl to 7.4294 ng/μl, while those from heated tobacco products (HTP) ranged from 0.0008 ng/μl to 6.4711 ng/μl. Statistical analysis revealed no significant differences between genders or age groups (p > 0.05), leading to the combination of these subpopulations for further analysis. Notably, traditional cigarettes yielded a significantly higher amount of DNA compared to both HTP types (p = 0.009), with post-hoc tests confirming this difference (both p = 0.024). The study also found that 95.6% of samples provided full STR profiles, with a small proportion classified as mixed profiles, which exhibited stochastic effects such as allelic dropout.
The degradation index was significantly higher for all samples extracted after one month of storage (T1) compared to those processed immediately (T0), with p-values of 0.001 across all cigarette types. However, no significant differences were observed in DNA yield between traditional cigarettes and HTP sticks at T1 (p = 0.269). The findings suggest that user behavior, such as puffing patterns and salivary flow, may influence DNA recovery, although the study did not standardize smoking behavior, which is acknowledged as a limitation. Overall, the results underscore the higher efficacy of traditional cigarettes in DNA recovery compared to HTPs, while also noting the potential impact of storage time on DNA degradation.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the impact of heated tobacco products (HTPs) on DNA recovery and short tandem repeat (STR) profiling, particularly in forensic contexts. The study utilized the Maxwell® FSC DNA IQ™ Casework kit for DNA extraction and quantification, revealing significant variability in DNA yields across samples. Notably, DNA recovery from HTP sticks was found to be significantly lower than that from traditional cigarettes, with factors such as smoking behavior and timing influencing the results. The analysis indicated that while HTPs allowed for DNA profiling, the lower yields could limit the effectiveness of other forensic analyses, such as forensic DNA phenotyping and rapid DNA assessments, which typically require higher DNA quantities.
The findings underscore the necessity for forensic genetics to adapt to the increasing prevalence of HTPs at crime scenes. Despite the challenges posed by lower DNA recovery, the study demonstrated that HTP samples could still yield sufficient quality for donor identification, with likelihood ratios (LR) exceeding the threshold of \(10^6\). The research suggests that HTPs should be treated similarly to traditional cigarettes in forensic investigations, as they can provide valuable DNA evidence. However, the study acknowledges limitations, including the design involving multiple devices smoked by volunteers in a single day, which may not reflect typical usage patterns. Overall, the results advocate for careful consideration of emerging smoking devices in forensic contexts to enhance DNA recovery and profiling efforts.