Análisis STR

El análisis de repeticiones cortas en tándem ( STR ) es un método común de biología molecular que se utiliza para comparar repeticiones de alelos en loci específicos del ADN entre dos o más muestras. Una repetición corta en tándem es un microsatélite con unidades repetidas de 2 a 7 pares de bases de longitud, y el número de repeticiones varía entre individuos, lo que hace que las STR sean efectivas para fines de identificación humana. ^{[ 2 ]} Este método difiere del análisis de polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) ya que el análisis de STR no corta el ADN con enzimas de restricción. En cambio, se emplea la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para descubrir las longitudes de las repeticiones cortas en tándem basándose en la longitud del producto de PCR.

El análisis STR es una herramienta en el análisis forense que evalúa regiones STR específicas que se encuentran en el ADN nuclear . La naturaleza variable (polimórfica) de las regiones STR que se analizan para las pruebas forenses intensifica la discriminación entre un perfil de ADN y otro. ^{[ 3 ]} Herramientas científicas como STRmix, aprobado por el FBI , incorporan esta técnica de investigación. ^{[ 4 ] [ 5 ]} La ciencia forense aprovecha la variabilidad de la población en las longitudes de STR, lo que permite a los científicos distinguir una muestra de ADN de otra. El sistema de perfilado de ADN utilizado hoy en día se basa en PCR y utiliza secuencias simples ^{[ 6 ]} o repeticiones cortas en tándem (STR). Este método utiliza regiones altamente polimórficas que tienen secuencias cortas repetidas de ADN (la más común es de 4 bases repetidas, pero hay otras longitudes en uso, incluidas 3 y 5 bases). Debido a que las personas no emparentadas casi con certeza tienen diferentes números de unidades repetidas, los STR se pueden utilizar para discriminar entre individuos no emparentados. Estos loci STR (ubicaciones en un cromosoma) se marcan con cebadores específicos de secuencia y se amplifican mediante PCR . Los fragmentos de ADN resultantes se separan y detectan mediante electroforesis . Existen dos métodos comunes de separación y detección: la electroforesis capilar (CE) y la electroforesis en gel .

Cada STR es polimórfico, pero el número de alelos es muy pequeño. Normalmente, cada alelo STR será compartido por alrededor del 5 - 20% de los individuos. El poder del análisis STR proviene de observar múltiples loci STR simultáneamente. ^{[ 6 ]} El patrón de alelos puede identificar a un individuo con bastante precisión. Por lo tanto, el análisis STR proporciona una excelente herramienta de identificación. Cuantas más regiones STR se analicen en un individuo, más discriminatoria será la prueba. ^{[ 6 ]} Sin embargo, dado 10 loci STR, puede resultar en un margen de error de genotipado del 30%, o casi un tercio (1/3) de las veces. ^{[ 7 ]} Incluso cuando se utilizan 15 loci STR microsatélite identificadores, no son marcadores informativos para la inferencia de ascendencia, se necesita un conjunto mucho mayor de marcadores genéticos para detectar la estructura poblacional a pequeña escala. ^{[ 8 ]} Un estudio afirmó que se encontraron 30 DIP-STR adecuados para pruebas de paternidad prenatal y para delinear aproximadamente la ascendencia biogeográfica en medicina forense, pero es necesario desarrollar más marcadores y paneles multiplex para promover el uso de este enfoque original. ^{[ 9 ]}

Al comparar el análisis de SNP y STR, el uso de SNP de alta calidad ha demostrado ser mejor para delimitar la estructura poblacional, así como las relaciones genéticas a nivel individual y poblacional. ^{[ 10 ]} El uso de los 15 mejores SNP (30 alelos) fue similar al de los 4 mejores loci STR (83 alelos), y aumentar el STR no marcó la diferencia, pero aumentar a 100 SNP incrementó sustancialmente la asignación, dando el resultado más alto. Los investigadores encontraron que algunos loci STR superaron a los loci SNP en base a un solo locus, pero las combinaciones de SNP superaron a los STR en base al número total de alelos. Los SNP de un panel más grande dieron una autoasignación genética individual significativamente más precisa en comparación con cualquier combinación de los loci STR. ^{[ 10 ]}

En cada país se utilizan diferentes sistemas de perfilado de ADN basados ​​en STR. En Norteamérica, los sistemas que amplifican los 20 loci centrales de CODIS son prácticamente universales, mientras que en el Reino Unido se utiliza el sistema DNA-17 de 17 loci (compatible con la Base de Datos Nacional de ADN ). Independientemente del sistema utilizado, muchas de las regiones STR empleadas son las mismas. Estos sistemas de perfilado de ADN se basan en reacciones multiplex, mediante las cuales se analizan varias regiones STR simultáneamente.

El verdadero poder del análisis STR reside en su poder estadístico de discriminación. Dado que los 20 loci que se utilizan actualmente para la discriminación en CODIS se distribuyen de forma independiente (tener un cierto número de repeticiones en un locus no cambia la probabilidad de tener cualquier número de repeticiones en cualquier otro locus), se puede aplicar la regla del producto para las probabilidades . Esto significa que, si alguien tiene el tipo de ADN ABC, donde los tres loci eran independientes, podemos decir que la probabilidad de tener ese tipo de ADN es la probabilidad de tener el tipo A multiplicada por la probabilidad de tener el tipo B multiplicada por la probabilidad de tener el tipo C. Esto ha dado como resultado la capacidad de generar probabilidades de coincidencia de 1 en un quintillón (1 en ^10¹⁸ ) o más. Sin embargo, las búsquedas en bases de datos de ADN mostraron coincidencias de perfiles de ADN falsos mucho más frecuentes de lo esperado. ^{[ 11 ]} Además, dado que hay alrededor de 12 millones de gemelos monocigóticos en la Tierra, la probabilidad teórica no es precisa.

In practice, the risk of contaminated-matching is much greater than matching a distant relative, such as contamination of a sample from nearby objects, or from left-over cells transferred from a prior test. The risk is greater for matching the most common person in the samples: Everything collected from, or in contact with, a victim is a major source of contamination for any other samples brought into a lab. For that reason, multiple control-samples are typically tested in order to ensure that they stayed clean, when prepared during the same period as the actual test samples. Unexpected matches (or variations) in several control-samples indicates a high probability of contamination for the actual test samples. In a relationship test, the full DNA profiles should differ (except for twins), to prove that a person was not matched as being related to their own DNA in another sample.

In biomedical research, STR profiles are used to authenticate cell lines.^[12] Self-generated STR profiles can be compared with databases such as CLASTR^[13] or STRBase.^[14] In addition, self-generated primary murine cell lines cultured before the first passaging can be matched with later passages, thus ensuring the identity of the cell line.

• STR multiplex system
• Snpstr
• Y-STR
• List of Y-STR markers
• List of X-STR markers
• Earth Human STR Allele Frequencies Database