На месте преступления находят пятно. Эксперт берёт тампон, и через несколько часов прибор выдаёт список белков, из которых состояла жидкость. Раньше быстрый тест мог ошибиться, если жидкостей было несколько: кровь смешивалась со слюной, и полоска показывала ложный результат. Теперь масс-спектрометр взвешивает каждую молекулу, а три алгоритма переводят эти веса на язык криминалиста.
Первый переводчик знает отдельные слова. Учёные отобрали 526 пептидов (коротких фрагментов белков), которые встречаются только в одной из пяти жидкостей: крови, слюне, сперме, моче или вагинальной жидкости. Если прибор находит такой фрагмент, переводчик уверенно называет источник. На чистых образцах этот подход не ошибался ни разу для крови и слюны, а для остальных жидкостей ошибался реже чем в одном случае из десяти.
Второй переводчик следит за грамматикой. Вместо отдельных слов он сравнивает, сколько одних пептидов приходится на другие. В крови гемоглобина много, а в слюне почти нет, зато амилазы в слюне больше. Таких парных соотношений отобрали 250, и по их балансу можно понять состав смеси. Этот подход оказался точнее первого на смешанных пятнах: он правильно определял жидкости в трёх случаях из четырёх.
Третий переводчик не учил слова заранее. Ему дали 1110 признаков, выбранных алгоритмом ReliefF, и попросили самому найти закономерности. Модель случайного леса построила тысячи деревьев решений и на их голосовании научилась отличать жидкости. На чистых образцах она не ошиблась ни разу, а на смесях показала точность 95.9%. Самое интересное, что эти три переводчика используют почти непересекающиеся наборы признаков: только 15 пептидов оказались общими для всех подходов. Значит, они дополняют друг друга, как три свидетеля, которые видели преступление с разных сторон.
Сегодня такой перевод уже может работать в криминалистической лаборатории. Особенно важен он в делах о сексуальном насилии, где нужно отличить сперму от клеток кожи, даже если пятно высохло или смешалось с другими жидкостями. Пока метод проверен на добровольцах и чистых образцах, но следующий шаг — испытания на реальных пятнах с мест преступлений, где белки могли разрушиться от времени или жары. Если переводчики справятся и с этим, у судебной экспертизы появится надёжный способ читать следы, который не зависит от капризов быстрых тестов.
Среди 526 специфичных пептидов есть фрагменты белков, которые уже используются в рутинных иммунохроматографических тестах: гемоглобин, α-амилаза, простатический специфический антиген, семеногелин и уромодулин. Но протеомный подход расширяет панель до сотен пептидов, что резко повышает специфичность.
В сериале «CSI: Место преступления» эксперты часто определяют тип биологической жидкости по одному быстрому тесту. Эта работа приближает реальность к фантастике, показывая, что масс-спектрометрия и машинное обучение могут дать столь же быстрый и гораздо более надёжный ответ, даже для смесей.