Adli Mikrobiyoloji

A d l i M i k robiyoloji Editörler

Roger G. Breeze, BVMS, PhD, MRCVS Centaur Science Group Washington, DC

Bruce Budowle, PhD Federal Bureau of Investigation Laboratory Division Quantico, Virginia

Steven E. Schutzer, MD University of Medicine and Dentistry of New Jersey—New Jersey Medical School Department of Medicine Newark, NJ Çeviri Editörü

Prof. Dr. Özdem An¤ ‹stanbul Üniversitesi ‹stanbul T›p Fakültesi Emekli Ö¤retim Üyesi Çevirenler

Dr. Mustafa Aslan* Yard. Doç. Dr. Hüseyin Çakan** Prof. Dr. Bekir Kocazeybek* Prof. Dr. Mine An¤ Küçüker*** Yard. Doç. Dr. Vecdet Öz** Yard. Doç. Dr. Erdal Polat* Doç. Dr. Suat Sar›bafl* *

‹stanbul Üniversitesi Cerrahpafla T›p Fakültesi Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji Anabilim Dal› ** ‹stanbul Üniversitesi Adli T›p Enstitüsü T›p Bilimleri Anabilim Dal› *** Yeni Yüzy›l Üniversitesi T›p Fakültesi T›bbi Mikrobiyoloji Anabilim Dal› NOBEL TIP K‹TABEVLER‹

© 2011 Nobel T›p Kitabevleri Ltd. fiti.

ADL‹ M‹KROB‹YOLOJ‹ Çeviri Editörü: Prof. Dr. Özdem An¤

ISBN: 978-975-420-818-4 MICROBIAL FORENSICS Roger G. Breeze, Bruce Budowle, Steven E. Schutzer ISBN: 0-12-088483-6 © 2005, Elsevier Inc.

Bu kitab›n Türkçeye çeviri hakk› Elsevier Inc. taraf›ndan NOBEL TIP K‹TABEVLER‹’ne verilmifltir. 5846 ve 2936 say›l› Fikir ve Sanat Eserleri yasas› gere¤i herhangi bir bölümü, resmi veya yaz›s›, yazarlar›n ve yay›nlay›c›s›n›n yaz›l› izni al›nmadan tekrarlanamaz, bas›lamaz, kopyas› ç›kar›lamaz, fotokopisi al›namaz veya kopya anlam› tafl›yabilecek hiçbir ifllem yap›lamaz.

Düzenleme: Kapak:

Nobel T›p Kitabevleri

Bask› / Cilt:

Nobel Matbaac›l›k,

Can Gelgeç Had›mköy-‹STANBUL

NOBEL TIP K‹TABEVLER‹ LTD. fiT‹. ÇAPA Millet Cad. No:111 Çapa-‹stanbul Tel: (0212) 632 83 33 Fax: (0212) 587 02 17 CERRAHPAfiA Cerrahpafla T›p Fakültesi Karfl›s› Park içi Cerrahpafla-‹stanbul Tel: (0212) 586 17 58 KADIKÖY R›ht›m Cad. Derya ‹fl Merkezi No: 7 Kad›köy-‹stanbul Tel: (0216) 336 60 08 SAMSUN Ulugazi Mah. 19 May›s Bulvar› 16/6 Tel: (0362) 435 08 03 ELAZI⁄ Yahya Kemal Cad. Üniversite Mah. No: 36/B Tel: (0424) 233 43 43 ANTALYA Meltem Mahallesi, Dumlup›nar Bulvar› Falez Sit. Toros Apt. No:183/2 Tel: 0 (242) 238 15 55 BURSA Alt›parmak Cad. Burç Pasaj›, Bursa Tel: (0224) 224 60 21

Ankara MN MED‹KAL & NOBEL TIP K‹TABEV‹ Halk Sok. No: 5 S›hhiye-Ankara Tel: (0312) 431 16 33 ‹zmir / Bornova ‹ZM‹R GÜVEN K‹TABEV‹ 168. Sok. No: 10/1 Bornova-‹zmir Tel: (0232) 339 16 96 ‹zmir / Konak ‹ZM‹R GÜVEN K‹TABEV‹ SSK ‹fl Han› P/36 Konak-‹zmir Tel: (0232) 425 27 58 Adana ADANA NOBEL K‹TABEV‹ Adnan Kahveci Bulvar› 31/C Adana Tel: (0322) 233 00 29

‹Ç‹NDEK‹LER

Katk›da Bulunanlar Sunufl Önsöz Teflekkür Çeviri Editörünün Önsözü

1

XI XV XVII XIX XXI

A d l i M i k robiyoloji Bruce Budowle, Mark R. Wilson, James P. Burans, Roger G. Breeze, Ranajit Chakraborty Girifl Tehdit Tarih Adli Bilimler Adli Mikrobiyoloji Program›n›n Tan›mlanmas› Baflar›l› Bir Adli Mikrobiyoloji Program›n›n Uygulanmas› SWGMGF Epidemiyoloji (Bir Adli Mikrobiyoloji Analizinde ‹lk Basamak) Adli Mikrobiyoloji Araçlar› Biyoinformatik ve Genetik Adli Vaka Örnekleri E¤itim Sonuç Teflekkür Kaynaklar

1 2 3 6 8 11 12 16 17 19 20 21 23 23 23

III

‹Ç‹NDEK‹LER

IV

2

‹ n f e k s i y o n H a s t a l › k l a r › : A r t › k S a d e c e B i r Sa¤l›k S o r u n u De¤il Roger G. Breeze Girifl ‹nfeksiyon Hastal›¤›: Klasik Sa¤l›k Bak›fl Aç›s› ‹nfeksiyon Hastal›¤›: Sald›r› Biyolojik Silahlar› Bak›fl Aç›s› ‹nfeksiyon Hastal›¤›: Yeni Oyuncular ve Yeni Tehditler ‹nfeksiyon Hastal›¤›: Tehditler Nelerdir? ‹nfeksiyon Hastal›¤›: Biyogüvenlik ve Biyoemniyet Kaynaklar

3

27 29 31 32 36 37 39

‹ n s a n Vi rolojisinin Temelleri Jeffrey Wilusz Girifl DNA Viruslar›na Genel Bir Bak›fl RNA Viruslar›na Genel Bir Bak›fl Pozitif-Polariteli RNA Viruslar› Negatif Polariteli Tek-‹plikli RNA Viruslar› Segmentli RNA Viruslar› ve Retro Viridae Adli Moleküler Bilimin ve Epidemiyolojinin Viral ‹nfeksiyonlara Uygulanmas› Kaynaklar

4

41 45 47 47 49 50 51 53

Vi r u s l a r › n ‹ z i n i S ü re r k e n Jack Hetpas, Laura K. Mcmullan, Holly L. Hanson ve Charles M. Rice, David P. Mindell Girifl Bir Virus Nedir? Temel Viroloji Viruslar›n Yaflam Döngüsü Viruslar›n S›n›fland›r›lmas› Viral Çeflitlili¤in Oluflmas› Viral Kineti¤e Girifl ve Sonuç Bir Virusu Nas›l Tan›mlars›n›z?

Do¤al Yollarla Yeni Ortaya Ç›kan (Emergin) Viruslar›n Örnekleri Adli Viroloji Yeni Viruslar Mühendisli¤i Mühendislikle Oluflturulmufl Bir Virusun Kayna¤›na Karar Verme Sonuç Katk›da Bulunanlar Kaynaklar

55 56 57 60 62 63 66 76 90 92 94 95 95 95

‹çindekiler

5

V

Patojen Bakteriler Paul Keim Patojen Bakterilerin Adli Tan›mlanmas›nda DNA Bölgelerinin De¤eri Önemli Patojen Bakteriler Kaynaklar

6

99 102 106

‹nsanlar›n ve Bitkilerin Patojen Mantarlar›n›n Biyolojisi ve Tan›s› Gary A. Payne ve Marc A. Cubeta Girifl Mantarlar›n S›n›fland›r›lmas›, Nomenklatürü ve Taksonomisi Üreme Özellikleri ve Ço¤almalar› Patojenisite Epidemiyoloji Tan› ve Tan›mlama Kaynaklar

7

110 111 115 118 123 125 128

Biyolojik Toksinlerin Adli Önemi James D. Marks Girifl Botulinum Nörotoksini ve Botulizm Risin Stafilokok Enterotoksini B (SEB) Clostridium Perfringens Epsilon Toksini Özet Kaynaklar

8

131 132 146 147 148 149 149

H a l k S a ¤ l › ¤ › , B i y o s a v u n m a v e A d l i M i k robiyoloji ‹çin Epidemiyolojik ‹nceleme Stephen A. Morse, Ali S. Khan Girifl Hastal›k Bulafl›n›n Dinamikleri Salg›n ‹ncelemesi Biyolojik Bir Etkenin Kas›tl› Kullan›m› Moleküler Sufl Tiplendirmesi Özet Kaynaklar

157 158 159 159 163 169 169

‹Ç‹NDEK‹LER

VI

9

RNA Vi r u s l a r › n › n M o l e k ü l e r Epidemiyolojisi ve Adli Yönleri Consuelo Carrilio ve Daniel L. Rock RNA Viruslar›n›n Oluflturdu¤u Çözülmesi Gereken Sorunlar Bir Olgu Çal›flmas›: Birleflik Krall›kta Ayak-ve-A¤›z Hastal›¤›, 2001 Ne Yap›lmas›na Gereksinim Vard›r?

Kaynaklar

174 175 177 180

10 fiüpheli Hastal›k Salg›nlar›n›n ‹ncelenmesi Lynda Collins Kelley ve Roger G. Breeze Do¤al ve Kas›tl› Hastal›k Hastal›k ‹zlenmesi (Sürveyans)’nin Önemi Küresel Hastal›k Bildirim Sistemleri A.B.D. Hastal›k ‹zleme ve Rapor Etme Sistemleri Epidemiyolojik ‹nceleme Bir Salg›n Soruflturma Ekibinin Oluflturulmas› Epidemiyolojik Analiz Klinik Bulgular›n De¤erlendirilmesi Hayvan Hastal›¤› Salg›nlar›n›n ‹ncelenmesi Tah›l Hastal›¤› Salg›nlar›n›n ‹ncelenmesi Örnek Toplama Çevreden Örnek Alma Örnekler ‹çin Uygulanacak ‹fllemler Örnek Depolama Laboratuar Analizi Seroloji Etiyolojik Etkenin De¤erlendirilmesi Meteorolojik Koflullar›n ve ‹klim Koflullar›n›n Analizi Ekonomik Analiz Medya Raporlar› Mevcut Veriler Bilimsel Literatürün De¤erlendirilmesi E¤itim veya ‹fl Deneyimi Ekipman ve Potansiyel Biyoajan Yayma Araçlar› Özet Kaynaklar

187 190 191 192 194 194 195 200 201 202 203 203 204 204 204 205 205 206 206 207 207 207 208 208 209 209

11 Biyolojik Te h d i t Ö r n e k l e r i n i n L a b o r a t u v a r d a Adli ‹ncelemesi John W. Ezzell Girifl Operasyon Stratejileri Saptamak Üzere Test Planlar› Kullanmak

213 213

‹çindekiler

Bir Örne¤in Biyolojik ve Fiziksel Bütünlü¤ü Örneklere Uygulanacak ‹fllemler ‹çin Yasal Kurallar ve Bilgi Kay›tlar› Emniyet Önlemleri Örnek Gönderme Kurallar› CDC/NIH Kurallar› Kaynaklar

VII 218 219 223 225 226 230

12 M i k ro o r g a n i z m a l a r › n Adli Genetik ‹ncelemesi: Baz› Önemli Teknik Kavramlar›n ve Seçilmifl Genetik T i p l e n d i r m e Yöntemlerinin Gözden Geçirilmesi Charles L. Cooke Jr. Girifl Yararl› Tan›mlar ve Kavramlar S›n›fland›rma ve Epidemiyoloji Genetik Kavramlar Restriksiyon Endonükleazlar ve Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR, PCR) Dendrogramlar ve Filogenetik A¤açlar Hakk›nda Sufl Tiplendirmesinde Moleküler Genetik Teknikleri Multilokus Dizi Tiplendirmesi “Restriction Fragment Length” Polimorfizm Tiplendirmesi PZR (PCR) Temelli Genetik Tiplendirme Virüsler ve Mantarlar Sonuçlar Kaynaklar

233 235 235 236 237 240 241 241 242 244 245 246 247

13 Biyolojik Özellikler ‹çin DNA’s›z Y ö n t e m l e r Charlene M. Schaldach, Graham Benc, James J. DeYoreo, Tony Esposito, David P. Fergenson, James Ferrira, Eric Gard, Patrick Grant, Christopher Hollars, Joanne Horn, Thomas Huser, Michaele Kashgarian, John Knezovich, Stephen M. Lane, Alexander J. Malkin, Maurice Pitesky, Chad Talley, Herb J. Tobias, Bruce Woods, KuangJen Wu ve Stephan P. Velsko Girifl ‹ntrinsik Moleküler Özellikler: Parmak ‹zleri (Fingerprints) Biyolojik Belirteçler (Signatures) ‹çin Multidisipliner Bir Teknik Karakterizasyon Tekniklerinin Gözden Geçirilmesi Yöntemlerin Herbirinin Ayr›nt›l› Özellikleri Sonuçlar: Bacillus Globigii Spor Örneklerinin Analizi Tart›flma ve Gelecek Ad›mlar› Kaynaklar

252 257 257 258 261 286 290 291

‹Ç‹NDEK‹LER

VIII

14 A d l i M i k robiyolojide Konak Faktörleri Steven E. Schutzer Genel Kavramlar fiarbonla Temasa Gelen Bireylerde Serolojik ‹ncelemenin Kullan›m De¤eri: Olumlu Yönleri ve S›n›rlamalar Di¤er ‹nfeksiyonlar›n ‹ncelenmesiyle Ortaya Ç›kan Düflünceler ve Kayg›lar Bir Bioterörizm Sald›r›lar›n›n Olas› Senaryolar›: Kurbanlar› Suçlulardan Ay›rt Etmek Kaynaklar

296 302 306 308 311

15 M i k rop ‹ncelemesi ve Adli Ta n › n › n Tasar›m› ‹çin Biyoinformatik Yöntemler Tom R. Slezak, Steven L. Salzberg Biyoinformati¤in Tan›mlanmas› Mikrop Tan›s›n›n Gözden Geçirilmesi Tespit Tan› Yöntemleri Nükleik Asit Tan› Yöntemleri Nükleik Asit Tespiti ‹çin Kimyasallar Protein Tespit Tan› Yöntemleri Monoklonal Antikor Yüksek Afiniteli Ba¤lanan Moleküller Adli Tan› Yöntemleri Genifl-Ölçekli Çip-Temelli Teknikler Protein Adli Tan› Yöntemleri Genom Dizileme ve Analiz Teknikleri Baz Dizi Ça¤›r›m› (Basecalling) ve Do¤ruluk Tasla¤a Karfl› “Tamamlanm›fl Olan” Bakteri ve Virus Dizilemeleri (Sequencing) ‹çin Stratejiler Topluluk Annotasyon Annotasyon ‹çin Kullan›lan Araçlar Tan› Yöntemleri ‹çin Annotasyon ve Karfl›s›nda Geleneksel Genomik Annotasyon Karfl›laflt›rmal› Genomik ‹kili Karfl›laflt›rma ve Hizalama Çoklu Dizi ve Çoklu Genom Hizalama Yayg›n Altdizi K›yaslamas› Karfl›laflt›rmal› Genomik Araçlar

313 314 315 316 317 319 319 320 321 323 324 324 325 327 328 328 330 330 331 332 333 333 336 336

‹çindekiler

Protein Yap›s› Protein Yap›s› Modellenmesi ‹çin Araçlar Protein Yap› Analizi ‹çin Araçlar Görüntüleme Di¤er Adli Teknikler Protein Kütle Spektrometre Analizi ‹maj Analizi Örnekler fiarbon Analizi Nukleik Asit ‹mza Ard›fl›k Düzeni Hedef Patojen Konsensus Dizisinin Belirlenmesi Eflsiz (Tek) Diziyi Yerlefltirmek ‹çin H›zl›, Skala Edilebilir Dizi Karfl›laflt›rmalar› Primer ve Prob Seçimi ve Kabul Protein ‹mza Ard›fl›k Düzeni Teflekkürler Kaynaklar

IX 338 339 341 341 342 343 343 343 344 345 346 347 349 350 351 351

16 Adli Bir Ba¤lamda Bakterilerin Populasyon Geneti¤i Richard E. Lenski, Paul Keim Girifl ‹nsanlar›n ve Bakterilerin DNA’lar›nda Adli ‹ncelemeler Bacillus Anthracis’in Vaka Çal›flmas› Sonuçlar Öneriler Teflekkürler Kaynaklar

355 356 357 366 367 368 368

17 A d l i M i k ro b i y o l o j i L a b o r a t u v a r l a r › n d a K a l i t e Yönetimi Joseph M. Campos Girifl Laboratuvar Kalite Yönetimi Bu Noktada Baz› Tan›mlamalar Laboratuvar Akreditasyonu Laboratuvar Testlerinin Geçerlili¤i Yeterlilik Testi Kalite Kontrol Testi Kalite Güvenli¤inin ‹zlenmesi Laboratuvar Çal›flanlar›n›n Yeterliliklerinin De¤erlendirilmesi

371 373 373 374 375 375 376 376 376

‹Ç‹NDEK‹LER

X Prosedür El Kitaplar› Laboratuvar Raporlar› Laboratuvar Kay›tlar› Laboratuvar Güvenli¤i Sonuçlar Bibliyografya

377 377 378 378 378 379

18 Bilimsel Kan›t ‹çin Kabul Edilebilir S t a n d a r t l a r Rockne Harmon Yasal Kabul Edilebilirlik Daubert Karar›n›n Geçmifli Daubert Karar›n›n Analizi DNA Kabul Edilebilirlik Davas› Daubert’e Göre Parmak ‹zinin Kabul Edilebilirli¤i Gözlemler Kaynaklar

382 383 383 386 389 390 391

Ek Adli Mikrobiyoloji Çal›flmalar› Yapan Laboratuvarlar ‹çin Kalite Güvencesi Yönetmeli¤i

393

Federal Bureau of Investigation-Hosted Members of The Scientific Working Group on Microbial Genetics and Forensics (SWGMGF) Taraf›ndan Haz›rlanm›flt›r ‹ndeks

411

KATKIDA BULUNANLAR

Parantez içindeki numaralar, yazar›n katk›s›n›n bafllad›¤› sayfay› belirlemektedir.

G R A H A M B E N C H (251), Center for Acellerator Mass Spectrometry, Energy and Environment Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 R O G E R G . B R E E Z E (1, 27), Centaur Science Group, Washington, DC 2007 BR UC E BUDOWL E (1), Federal Bureau of Investigation, Laboratory Division, Quantico, Virginia 22135 J A M E S P. BURANS (1), National Bioforensic Analysis Center, Department of Homeland Security, Frederick, Maryland J O S E P H M . C A M P O S (371), Department of Laboratory Medicine, Children’s National Medical Center; Professor of Pediatrics, Pathology, and Microbiology/Tropical Medicine, George Washington University Medical, Washington, DC 20037 C O N S U E L O C A R R I L L O (173), Plum Island Animal Disease Center, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture, Greenport, New York 11944 R A N A J I T C H A K R A B O RTY (1), Department of Environmental Health, Centre for Genome Information. University of Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, Ohio 45267 C H A R L E S L . C O O K E J R . (233), Bristow, VA 20136 M A R C A. CUBETA (109), Department of Plant Pathology, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina 27695-7567 J A M E S J . D E Y O R E O (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California, 94551

XI

XII

KATKIDA BULUNANLAR

T ONY E S P O S I TO (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 J O H N W. E Z Z E L L (213), U.S. Army Medical Research Institute of Infectious Diseases, Fort Detrick, Maryland 21702-5001 DAVID P. F E R G E N S O N (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 J A M E S F E R R E I R A (251), Materials Science and Technology Division, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 E R I C G A R D (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 PAT R I C K G R A N T (251), Center for Accelerator Mass Spectrometry, Energy and Environment Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore California 94551 H O L LY L. HANSON (55), Laboratory of Virology and Infectious Disease, Center for the Study of Hepatitis C, The Rockefeller University, New York, New York 10021 R O C K N E H A R M O N (381), Alameda County District Attorney’s Office, Oakland, California 94612 J A C K H I E T PAS (55), Laboratory of Virology and Infectious Disease, Center for the Study of Hepatitis C, The Rockefeller University, New York, New York 10021 C H R I S TO P H E R H O L L A R S (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 J O A N N E H O R N (251), Energy and Environment Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 T H O M A S H U S E R (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 M I C H A E L E K A S H G A R I A N (251), Center for Accelerator Mass Spectrometry, Energy and Environment Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 PAUL K E I M (99, 355), Department of Biological Sciences. Northern Arizona University, Flagstaff, Arizona 86011-5640 LYNDA C O L L I N S K E L L E Y (187), U.S. Department of Agriculture, Food Safety and Inspection Service, Office of Public Health Science, Russell Research Center, Athens, Georgia 30604 ALI S. KHAN (157), Division of Parasitic Diseases, National Center for Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia 30333 J O H N K N E Z O V I C H (251), Center for Accelerator Mass Spectrometry, Energy and Environment Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 STEPHENS M. LANE (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551

KATKIDA BULUNANLAR

XIII

R I C H A R D E . L E N S K I (355), Department of Microbiology and Molecular Genetics, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48825-4320 ALEXANDER J. MALKIN (251), BioSecurity and Nanosciencess Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 JAMES D. MARKS (131), Department of Anesthesia and Pharmaceutical Chemistry, University of California, San Francisco, San Francisco General Hospital, San Francisco, California 94110 LAURA K . M C M U L L A N (55), Laboratory of Virology and Infectious Disease, Center for the Study of Hepatitis C, The Rockefeller University, New York, New York 10021 DAVID P. M I N D E L L (55), Department of Ecology and Evolutionary Biology, Museum of Zoology, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109-1079 S T E P H E N A. MORSE (157), Bioterrorism and Response Program, National Center for Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Georgia 30333 G A RY A. PAYNE (109), Department of Plant Pathology, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina 27695-7567 M A U R I C E P I T E S K Y (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 C H A R L E S M . R I C E (55), Laboratory of Virology and Infectious Disease, Center for the Study of Hepatitis C, The Rockefeller University, New York, New York 10021 DANIEL L . R O C K (173), Plum Island Animal Disease Center, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture, Greenport, New York 11944 STEVEN L. SALZBERG (313), Center for Bioinformatics and Computational Biology, University of Maryland, College Park, Maryland; The Institute for Genomic Research, Rokville, Maryland 20878 C H A R L E N E M . S C H A L D A C H (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory; Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 S T E V E N E . S C H U T Z E R (295), Department of Medicine, University of Medicine and Dentistry of New Jersey-New Jersey Medical School, Newark, New Jersey 07103 T O M R . S L E Z A K (313), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 CHAD TA L L E Y (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 H E R B J . T OBIAS (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 S T EP H A N P. V E L S K O (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, and Nonproliferation, Arms Control, and International Security Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551

XIV

KATKIDA BULUNANLAR

MARK R. W I L S O N (1), Federal Bureau of Investigation, Laboratory Division, Quantico, Virginia 22135 J E F F R E Y W I L U S Z (41), Department of Microbiology, Immunology and Pathology, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523-1619 BRUCE W O O D S (251), BioSecurity and Nanosciences Laboratory, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551 KUANG-JEAN WU (251), Materials Science and Technology Division, Chemistry and Materials Science Directorate, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94551

SUNUfi

Kilmacthomas, Güney ‹rlanda'da Waterford'tan çok uzakta olmayan, 7500 kiflinin yafladı¤ı ufak bir kasabadır. Kasım 2001'de, Kilmacthomas sakinleri, kendilerini dünya genelinde Washington, D.C.,'den, Nairobi, Pekin, Karaçi ve binlerce di¤er flehir, kasaba ve köyde yaflayan topluluklara kadar yayılan aynı korkulara maruz kalmıfl olarak buldular. Waterford News - Star gazetesi, Ballylaneen'deki vist oyunu sonuçlar›n›n bulundu¤u sayfada, posta kutusunda beyaz bir toz bulunmas› üzerine Kilmacthomas posta ofisinin kapatıldı¤ını bildirdi. Polis, itfaiye, ambulans ve ordu at›k birimi, posta ofisini güvenli hale getirmek üzere olay yerine ça¤rıldı. Toz, flarbon içermiyordu fakat bu olay biyoterörizm korkusunun toplumları nasıl kolayca felç etti¤ini göstermektedir.

Bizler daima tehlikeli zamanlarda yafladık. Görünüflte nereden geldi¤i belli olmayan “yeni” infeksiyon etkenleri veya infeksiyon etkenlerinin yeni varyantları ortaya çıktı ve insano¤lunu sarstı. 1918-1919 ‹spanyol gribi pandemisi on milyonlarca insanı öldürdü; 1984 yılında insan immunyetmezli¤i virusu (HIV) yeni bir hastalık olan kazanılmıfl immunyetmezlik hastalık sendromunun (AIDS) etkeni olarak tanımlandı; kemiricilerdeki Hanta virus tarafından oluflturulan hanta virus akci¤er sendromu ilk olarak 1993 yılında tanımlandı; varyant Creutzfeldt-Jakob hastalı¤ı ilk olarak 1996 yılında tanımlandı; a¤ır akut solunum yetmezli¤i sendromu (SARS), 2003 yılında yaygın bir pani¤e neden oldu. Bu liste tar›m bitkileri ve hayvanların zarar verici infeksiyonlarını içermemektedir- Birleflik Krallıktaki, 2001 ayak ve a¤ız hastalı¤ı salgını, 11 milyon hayvanın kesimine, katledilmesine neden olmufltur.

1991 yılında, Lyme hastalı¤ı hala “yeni ortaya çıkmıfl” bir infeksiyondu; sorumlu bakteri sadece dokuz yıl önce tanımlanmıfltı. O yıllarda, Lyme hastalı¤ı ile ilgili toplantı serilerinin ilki Cold Spring Harbor laboratuvarının Banbury Merkezinde yapılmıfltı. Steve Schutzer tarafından oturum baflkanlı¤ı yapılmıfltı. Di¤er yeni ortaya çıkmıfl infeksiyonlar için de geçerli olan bir çok tanısal problemin üzerinde durulmufltu.

Daha önce bilinmeyen bir infeksiyonun tanısı nasıl konulabilir? Hangi laboratuvar testleri bilinmeyen bir patojeni tespit edebilir? Bu kitap, 2000 yılında düzenlenen bu toplantı serilerinden orijinini almıfl ve insanlarda oldu¤u kadar bitki ve hayvanlardaki yeni infeksiyonların daha genifl problemlerini içerecek flekilde de¤iflime u¤ramıfltır. 2000 yılında, Roger Breeze tarfından yönetilen, 21. yüzyılda ‹nfeksiyon Hastalıklarının Meydan okuması toplantısı esnasında, iki oturum “‹nceleme, ‹dantifikasyon, Adli Bilimler ve Tanı” için yapılmıfltı. Daha sonra 2001 yılı terörist flarbon saldırıları meydana geldi; bunu dünya çapında binlerce aldatıcı kifli tatafından yapılan zekice tehditler takip etti. Ve böylece, di¤er yardımcı kiflilerle birlikte bu kitabın editörleri olan-Steve Schutzer, Roger Breeze ve Bruce Budowle- mikrop terörüne karflı olan adli bilim yaklaflımlarını incelemek için 2002 ve 2004 yılında Banbury Merkezi toplantılarını organi-

XV

XVI

SUNUfi

ze ettiler. Bu toplantılar, Banbury'de Adli Bilimlerin tartıflıldı¤ı ilk durum de¤ildi. 1988'de, insan DNA parmak izinin erken olarak uygulanmasının incelendi¤i tarihi toplantı yapılmıfltı. Bruce Budowle bu toplantnın katılımcılarından birisiydi.

Bu kitap, mikroorganizmaları ve toksinleri kullanabilen gerçek veya potansiyel saldırılarla karflı karflıya kalan arafltırıcıların karflılafltıkları bir çok konuya açıklık getirmektedir. Bilinmeyen maddeler nasıl hızlı bir flekilde tanımlanır? E¤er bir salgın varsa veya yeni gibi görünen bir hastalı¤ın sadece bir örne¤i varsa bile, bu hastalık do¤al olarak mı oluflmaktadır? Do¤al de¤ilse sorumlu olan kimdir? Hangi patojen neden olmufltur? Herhangi bir flekilde manipüle edilmifl midir? Yetkililere ve halka hangi tavsiyelerde bulunulmalıdır?

Adli Mikrobiyoloji, bizi patojen organizmaların temel biyolojisinden, kuflkulu olayların arafltırılmasına, bir suç ifllendiyse dava için gerekli olan yasal gereksinimlere kadar götürür. Böylesi arafltırmalar, bir çok farklı alandan uzmana gereksinim göstermektedir ve bu kitabın bölümlerinin yazarları yetkili uzmanlar olup, bilgi ve deneyimlerini, yeni 11 Eylül sonrası dünyas›ndaki çok daha zor olan ve devam eden meydan okumalara karflı ortaya koymaktadırlar.

Adli Mikrobiyoloji, flüpheli beyaz tozları ve bilinmeyen infeksiyonları incelemekle görevli tüm bireyler için çok gereksinim duyulan bir kayna¤ı karflılamaktadır.

Jan Witkowski Director, Banbury Center Cold Spring Harbor laboratory, New York

ÖNSÖZ

Patojen mikroplar ve onların toksinleri, Hayatın genel akıflında, bunlarla temasa gelmifl ve infekte olmufl insan, hayvan ve bitkilerin sa¤lı¤ı için daima belirgin bir tehdit oluflturmufllardır. Fakat flimdi yeni bir tehdit bulunmaktadır-biyoterörizm veya biyosuç eylemlerinde patojen ve toksinlerin silah olarak kasti olarak kullanımı. Bu silahlara karflı önlem almak için yeni araçlara ve yeni bir bilimsel disipline, adli mikrobiyolojiye gereksinim bulunmaktadır. Bizler, adli mikrobiyoloji bir biyoterörizm eyleminden, biyosuçtan veya atfedilecek amaçlar için kasıtsız bir flekilde mikroorganizma/toksin salınımından elde edilecek kanıtların analizine adanmıfl bir bilimsel disiplin olarak tanımlamaktayız. Özellikle halk sa¤lı¤ı alanındaki epidemiyologlar, on yıllardır adli tıp pratiklerini hastalı¤ın etyolojisini ve neden olan ajanı tanımlamak için kullanmıfllardır. Uzun zamand›r bu yeni disiplinin bazı gerekli elemanlarının, çeflitli hükümet organlarında artan bir flekilde nitelendirilmesi amaçlanmaktadır. Fakat adli mikrobiyoloji, kendi disiplinini oluflturamam›flt›r; çünkü potansiyel bir cayd›r›c› olarak düflünülmemiflti ve kendi yetene¤ini, suç iflleyen kimsenin veya kayna¤ın saptanmas›na sınırlandırmıfl gibi gözükmekteydi.

Bununla beraber, son on yıl içerisinde ve özellikle 2001 flarbonlu mektup saldırılarından sonra, adli mikrobiyoloji belirli bir flekil almıfl ve daha resmi hale gelmifltir. Bu yenilenmifl bir ilgiye, kaynakların ve çal›flanlar›n ço¤almasına ve bu disiplinin yeni kurallarının oluflmasına neden olmufltur.

Adli mikrobiyoloji alanına giren bilim adamları ve politik yönetimsel veya yasal kararlar verecek insanlar veya sadece daha iyi bilgilendirilmek isteyen insanların danıflabilece¤i tek bir kaynak bulunmamaktadır. Bu kitap, böylesine bir kaynak sa¤lamak, bu disiplinle tanıfltırmak ve bazı sorunlar› ve ilerideki fırsatları tanımlamak için yazılmıfltır. Bütün olası konuların hepsi tanımlanmamıfltır. Bunun yerine temsil edici örnekler, okuyucuyu e¤itmek ve konuya bafllatmak için sa¤lanmıfltır. Bu kitabın, alana ek bilgi sa¤layacak yasal uzmanları ve yeni jenerasyon bilim adamlarını stimüle etmek için bir kaynak olarak hizmet edece¤ini umuyoruz. Kitap, bu Girifli ve 18 di¤er bölümü içermektedir; 1) Disiplinin tanımı, geçmifl biyoterörizm olaylarının ve biyosuç olaylarının, meydan okumalarının ve talimatların seçimi; 2) Virus, bakteri, mantar ve toksinlerin temel biyolojilerinin özetleri; 3) epidemiyoloji; 4) laboratuvar ve teknolojik de¤erlendirmeler; 5) konak-patojen etkileflimleri; 6) biyoinformatik ve populasyon geneti¤i; 7) kalite güvencesi; ve 8) yasal yönler. Analitik deneyleri uygulayacak adli mikrobiyoloji laboratuarları için kalite güvencesi talimatlarını içeren ek bir liste.

Geçen yüzyıl süresince, bilim, kriminal arafltırmalarda artan bir rol oynadı. Adli mikrobiyoloji bilimi, bu gelene¤i devam ettirecektir ve katkı amacıyla suç alanında bulunan fiziksel kanıtları tanımlayarak suçların çözümünde yardımcı olacaktır. Farklı disiplinlerin bir kombinasyonu, biyoloji, mikrobiyoloji, tıp,

XVII

XVIII

ÖNSÖZ

kimya, fizik, istatistik, populasyon geneti¤i ve bilgisayar bilimini içerecek flekilde kanıtları analiz etmek için kullanılmaktadır. Özellikle daha geleneksel kanıtların elde edilemedi¤i veya sınırlı oldu¤u kriminal olaylarda ve terör eyleminde kullanılan biyolojik örnekten en iyi kanıtı elde etmek için yeni teknolojiler uygulanmalıdır. Bu konseptler bu kitapta açıklanmıfltır. Yine de bilimsel analiz tek bafl›na yeterli de¤ildir.

Adli bilim, di¤er bilgilerle entegre olmalıdır. Pratikte, bir mahkemede sonuçların kabul edilebilirli¤ini sa¤layacak bütün aflamalara aflırı bir ihtimam gösterilmelidir. Kabul edilebilme kuralları ve yasal beklentiler ve sonuçlar, geçmifl olgulara at›f yap›larak tanımlanmıfltır. Biz, güvenilirli¤i sa¤lamak anlamında, kalite kontrolü ve kalite güvencesine de önem verdik. Tutuklama prosedür zincirine uyum, etkinliklerin kay›tlara geçirilmesi, denenmifl reagenlerin kullan›lmas›, kalibre edilmifl cihazlar, negatif ve bilinen pozitif kontrol örnekleri, onaylanm›fl yöntemler, standart yönetim prosedürleri gibi uygulamalar ve di¤erleri güvenilirlik ve inan›l›rl›k esaslar›n› oluflturmaktad›rlar. Bu da sonuçta kabul edilebilirli¤i sa¤layacaktır.

Burada tarif edilen esaslar güçlendirilmeli, üzerine infla edilmeli ve uygun bir flekilde yeniden modellendirilmelidir. Adli mikrobiyolojinin olgunlaflmasındaki itici güç, bizim bugünkü ve gelecekteki meslektafllarımız olacaktır. Onlar›n her türlü katk›lar›n› ve görüfllerini bekliyoruz.

Bruce Budowle Steven E. Schutzer Roger G. Breeze

TEfiEKKÜR

Bu kitap, temel referans metinde tanımlanmıfl olan yeni adli mikrobiyoloji disiplinini görmek için heyecanl› olan ve fikir ve deneyimlerini paylaflmak üzere hevesli olarak Cold Spring Harbor laboratuvarındaki bir toplantıya katılan 40 bilim adamı tarafından meydana getirildi. Fakat böylesine bir grup heyecanından sonra sabahleyin uyanan herhangi bir editör bilir ki o öfori daha sonra sönmeye bafllar ve yerini zorlu gerçeklerin ve di¤er vaatlerin zorlu istekleri al›r. Bu durumda, bu çalıflma tüm teflebbüse farklı hünerler katan üç editör arasında eflit olarak paylafltırılmalıydı. Bununla beraber, bizlerden ikisi, Roger Breeze ve Bruce Budowle, onsuz bu kitab›n gün ıflı¤ına çıkması mümkün olmayaca¤› Steve Schutzer'in liderli¤ini disiplinini, iç anlayıflı, eksilmeyen hevesini ve optimizmini ifade etmek için bir fırsat olarak aldık. Steve, Cold Spring Harbor Laboratuvarı-Banbury Merkezi toplantılarının düzenlenmesinde, resmi toplantıları ve akflam oturumlarındaki tartıflmaları stimüle etmede manuskriptleri takip etmede ve di¤er editörlerin yükümlülüklerini karflılamada yardımcı olmaktaydı.

Erken zamanlardan itibaren, iki kifli, Merkezi Haberalma Ögütü (CIA)'in Arafltırma ve Gelifltirme Ofisinden Janet Dorigan ve Federal Arafltırma Bürosu (FBI)'ın Laboratuvar bölümünden Randall Murch, vizyonları, liderlik özellikleri, savunma ve baflarılara öncülük etmeleriyle adli mikrobiyolojinin bir disiplin olarak yerleflmesinde hayati roller oynadılar. Bu bölümdeki di¤er yazarların adına, onların katkılarından dolayı memnuniyetimizi belirtmek isteriz. Bizler aynı hisleri isimleri bilinmeyen aynı kurulufllarda çalıflarak adli mikrobiyolojinin yerleflmesinde önemli miktarda katkı sa¤layan di¤er kifliler içinde geniflleterek duymaktay›z.

Biz, ayrıca yıllar içerisinde Cold Spring Harbor Laboratuvarında ve Banbury Konferans toplantılarında, bu kitaba de¤erli bilgiler sa¤layan kiflilere ve adli mikrobiyolojinin kurulmasında katkısı olan bir çok di¤er kifliye de teflekkür ederiz. Katkıları çok kıymetli olan devlet kuruluflları flunlardır: Savunma Bakanlı¤ı, ‹stihbarat Birimi, Adalet Bakanlı¤ı ve Ulusal Adalet Enstitüsü, ‹ç Güvenlik Bakanlı¤ı, Ziraat Bakanlı¤ı, Enerji Bakanlı¤ı, Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri, Ulusal Sa¤lık Enstitüsü, ‹laç ve Gıda Yönetimi, Ulusal Bilimler Akademisi, bu alanda katk›da bulunmufltur ve övgüye de¤er.

Bruce Budowle, FBI adına Mikrobiyal Genetik ve Adli Mikrobiyoloji Bilimsel Çalıflma Grubunun üyelerine teflekkürlerini sunar. Ayrıca, FBI'daki Chem-Bio Bilimlerdeki arkadafllarının gayretlerine ve yakın arkadaflları olan Arthur J. Eisenberg, Leonard Klevan, Jose A. Lorente, Randy Murch, Anti Sajantila ve Rock Harmon'un teflviklerine de teflekkürü bir borç bilmektedir.

XIX

XX

TEfiEKKÜR

Roger Breeze, onların teflvikleri ve destekleri olmadan bugüne ulaflamayaca¤ını bildi¤i Hugh Pirie, Norman Whittle, David C. Taylor, Mick Taylor, Leo Bustad ve Robert Wilson'a teflekkürlerini sunar.

Steven Schutzer, arkdafllarına, ailesine ve ifl arkadafllarına teflekkür eder; özellikle Bruce Budowle ve Roger Breeze'e vizyonları ve onlarla çalıflma ayrıcalı¤ı tanıdıkları için teflekkürlerini sunar. Jan Witkowski ve Jim Watson'a yeni çal›flmalar için yard›mc› olacak eflsiz bir çevre sa¤ladıkları için özel teflekkürler.

Steven E. Schutzer Roger G. Breeze Bruce Budowle

ÇEV‹R‹ ED‹TÖRÜNÜN ÖNSÖZÜ

Mikroplar›n insan sa¤l›¤› için çok önemli olan olumlu ve olumsuz etkileri, günümüzde, toplumdaki okuryazar bireylerin bile ilgisini çekiyor. Mikrobiyoloji de gittikçe daha fazla önem kazanan, etki alan› geniflleyen bir bilim haline geliyor. Bunun do¤al bir sonucu, mikrobiyoloji içinde yeni disiplinlerin, dallar›n ortaya ç›kmas›d›r; örne¤in “paleomikrobiyoloji” bunlardan sadece biridir. Bir baflka örnek olan adli mikrobiyoloji, yeni yüzy›l bafl›nda mikroplarla yap›lan biyoterörizm sald›r›lar›n›n bir sonucu olarak Amerikan Mikrobiyoloji Akademisi’nin düzenledi¤i bilimsel toplant›lar› izleyerek kurulmas› önerilmifl olan bir mikrobiyoloji dal›d›r. Elinizdeki kitap adli mikrobiyoloji ile ilgili gerekli bilgileri veren, bildi¤im kadar›yla, ilk kitapt›r. Bu kitab›n Türkçeye kazand›r›lmas›n›n uygun olaca¤› düflüncesinde birleflti¤imiz ö¤retim üyesi arkadafllar›m baflar›l› bir çal›flma gerçeklefltirdiler. Kitab›n ilgilenenler için yararl› olaca¤›na inan›yorum.

Prof. Dr. Özdem An¤ ‹stanbul, Ocak 2011

XXI