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Análisis STR

Análisis de repeticiones cortas en tándem (STR) en un modelo simplificado mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Primero, una muestra de ADN se somete a PCR con ceb...

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Análisis de repeticiones cortas en tándem (STR) en un modelo simplificado mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Primero, una muestra de ADN se somete a PCR con cebadores dirigidos a ciertas STR (que varían en longitud entre individuos y sus alelos ). Los fragmentos resultantes se separan por tamaño (por ejemplo, mediante electroforesis ). [ 1 ]
Perfil STR humano parcial obtenido mediante el kit Identifiler de Applied Biosystems.

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.

Usos forenses

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 delinear 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 son 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.

En la práctica, el riesgo de coincidencia con ADN contaminado es mucho mayor que el de coincidencia con un pariente lejano, como la contaminación de una muestra por objetos cercanos o por células sobrantes de una prueba anterior. El riesgo es mayor al coincidir con la persona más común en las muestras: todo lo que se recoge de una víctima o que está en contacto con ella es una fuente importante de contaminación para cualquier otra muestra que se lleve al laboratorio. Por ello, normalmente se analizan varias muestras de control para garantizar que se mantuvieran limpias, cuando se preparan durante el mismo período que las muestras de prueba. Las coincidencias inesperadas (o variaciones) en varias muestras de control indican una alta probabilidad de contaminación para las muestras de prueba. En una prueba de parentesco, los perfiles de ADN completos deben ser diferentes (excepto en el caso de gemelos) para demostrar que una persona no fue identificada como emparentada con su propio ADN en otra muestra.

En la investigación biomédica, los perfiles STR se utilizan para autenticar líneas celulares. [ 12 ] Los perfiles STR generados por el propio usuario pueden compararse con bases de datos como CLASTR [ 13 ] o STRBase. [ 14 ] Además, las líneas celulares primarias murinas generadas por el propio usuario y cultivadas antes del primer pase pueden compararse con pases posteriores, lo que garantiza la identidad de la línea celular.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Imagen de Mikael Häggström, MD, utilizando la siguiente imagen fuente: Figura 1 - disponible bajo licencia: Creative Commons Attribution 4.0 International" , del siguiente artículo: Roberta Sitnik, Margareth Afonso Torres, Nydia Strachman Bacal, João Renato Rebello Pinho (2006). "Using PCR for molecular monitoring of post-transplantation chimerism" . Einstein (Sao Paulo) . 4 (2).{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  2. ↑ Butler, John M. (4 de agosto de 2011). Temas avanzados en tipificación de ADN forense: metodología . San Diego: Elsevier Academic Press. págs. 99–100 . ISBN  978-0-12-374513-2.
  3. ↑ Comisión Nacional sobre el Futuro de la Evidencia de ADN (julio de 2002). "Uso del ADN para resolver casos sin resolver" (PDF) . Departamento de Justicia de los Estados Unidos . Consultado el 8 de agosto de 2006 .
  4. ↑ "Validación interna de STRmix™ V2.3" (PDF) . dfs.dc.gov .
  5. ↑ Moretti, Tamyra R.; Just, Rebecca S.; Kehl, Susannah C.; Willis, Leah E.; Buckleton, John S.; Bright, Jo-Anne; Taylor, Duncan A.; Onorato, Anthony J. (2017). "Validación interna de STRmix™ para la interpretación de perfiles de ADN de fuente única y mixtos" . Forensic Science International: Genetics . 29 : 126–144 . doi : 10.1016/j.fsigen.2017.04.004 . PMID 28504203 . 
  6. 1 2 3 Tautz D. (1989). "Hipervariabilidad de secuencias simples como fuente general de marcadores de ADN polimórficos" . Nucleic Acids Research . 17 (16): 6463– 6471. doi : 10.1093 / nar/17.16.6463 . PMC 318341. PMID 2780284 .  
  7. ↑ Witherspoon, DJ; Wooding, S.; Rogers, AR; Marchani, EE; Watkins, WS; Batzer, MA; Jorde, LB (2007-05-01). " Similitudes genéticas dentro y entre poblaciones humanas" . Genetics . 176 (1): 351– 359. doi : 10.1534/genetics.106.067355 . ISSN 0016-6731 . PMC 1893020. PMID 17339205 .   
  8. ↑ Babiker, Hiba MA; Schlebusch, Carina M; Hassan, Hisham Y; Jakobsson, Mattias (diciembre de 2011). "Variación genética y estructura poblacional de poblaciones sudanesas según lo indicado por 15 loci de repetición marcada por secuencia (STR) Identifiler" . Investigative Genetics . 2 (1): 12. doi : 10.1186/2041-2223-2-12 . ISSN 2041-2223 . PMC 3118356. PMID 21542921 .   
  9. ↑ Damour, Géraldine; Mauffrey, Florian; Hall, Diana (2023-05-01). "Identificación y caracterización de nuevos DIP-STR a partir de datos de secuenciación del genoma completo" . Forensic Science International: Genetics . 64 102849. doi : 10.1016/j.fsigen.2023.102849 . ISSN 1872-4973 . PMID 36827792 .  
  10. 1 2 Glover, Kevin A.; Hansen, Michael M.; Lien, Sigbjørn; Als, Thomas D.; Høyheim, Bjørn; Skaala, Oystein (2010-01-06). "Una comparación de loci SNP y STR para delinear la estructura poblacional y realizar la asignación genética individual" . BMC Genetics . 11 :2. doi : 10.1186 /1471-2156-11-2 . ISSN 1471-2156 . PMC 2818610. PMID 20051144 .   
  11. ↑ Felch, Jason; et al. (20 de julio de 2008). "El FBI se resiste al escrutinio de las 'coincidencias'" " . Los Angeles Times . págs.  P8.
  12. ↑ Hong Y. (2020). "Autenticación de líneas celulares primarias murinas mediante un sistema de laboratorio en un chip basado en microfluídica" . Biomedicines . 8 (12): 590. doi : 10.3390/biomedicines8120590 . PMC 7763653. PMID 33317212 .  
  13. ↑ https://www.cellosaurus.org/cellosaurus-str-search/
  14. ↑ https://strbase.nist.gov/