СПО-анализ
Анализ коротких тандемных повторов ( STR ) — это распространенный метод молекулярной биологии, используемый для сравнения аллельных повторов в определенных локусах ДНК между двумя или более образцами. Короткий тандемный повтор представляет собой микросателлит с повторяющимися единицами длиной от 2 до 7 пар оснований, причем количество повторов варьируется у разных людей, что делает STR эффективными для целей идентификации человека. [2] Этот метод отличается от анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ), поскольку анализ STR не разрезает ДНК рестрикционными ферментами. Вместо этого используется полимеразная цепная реакция (ПЦР) для определения длины коротких тандемных повторов на основе длины продукта ПЦР.
Судебно-медицинская экспертиза
[ редактировать ]STR-анализ — это инструмент судебно-медицинской экспертизы , который оценивает конкретные области STR, обнаруженные в ядерной ДНК . Вариабельная (полиморфная) природа областей STR, которые анализируются в ходе судебно-медицинской экспертизы, усиливает различие между одним профилем ДНК и другим. [3] Научные инструменты, такие как одобренный ФБР STRmix, используют эту исследовательскую технику. [4] [5] Судебная медицина использует вариативность длины STR среди населения, позволяя ученым отличать один образец ДНК от другого. Используемая сегодня система профилирования ДНК основана на ПЦР и использует простые последовательности. [6] или короткие тандемные повторы (STR). В этом методе используются высокополиморфные области, которые имеют короткие повторяющиеся последовательности ДНК (наиболее распространенными являются повторяющиеся 4 основания, но используются и другие длины, в том числе 3 и 5 оснований). Поскольку неродственные люди почти наверняка имеют разное количество повторяющихся единиц, STR можно использовать для различения неродственных людей. Эти локусы STR (места на хромосоме) подвергаются воздействию праймеров, специфичных для последовательности, и амплифицируются с помощью ПЦР . Полученные фрагменты ДНК затем разделяются и обнаруживаются с помощью электрофореза . Существует два распространенных метода разделения и обнаружения: капиллярный электрофорез (КЭ) и гель-электрофорез .
Каждый STR полиморфен, но количество аллелей очень мало. Обычно каждый аллель STR свойствен примерно 5–20% людей. Сила STR-анализа заключается в одновременном рассмотрении нескольких локусов STR. [6] По набору аллелей можно довольно точно идентифицировать человека. Таким образом, STR-анализ представляет собой превосходный инструмент идентификации. Чем больше регионов STR тестируется у человека, тем более избирательным становится тест. [6] Однако, учитывая 10 локусов STR, это может привести к ошибке генотипирования в 30%, или почти в одной трети (1/3) времени. [7] Даже при использовании 15 микросателлитных STR-локусов-идентификаторов они не являются информативными маркерами для вывода о происхождении, для определения мелкомасштабной структуры популяции необходим гораздо больший набор генетических маркеров [1] . Исследование показало, что 30 DIP-STR оказались подходящими для пренатального тестирования на отцовство и примерного определения биогеографического происхождения в судебной медицине, но необходимо разработать больше маркеров и мультиплексных панелей, чтобы способствовать использованию этого оригинального подхода. [8]
При сравнении анализа SNP и STR оказалось, что использование высококачественных SNP лучше подходит для определения структуры популяции, а также генетических связей на индивидуальном и популяционном уровне. [9] Использование лучших 15 SNP (30 аллелей) было аналогично использованию лучших 4 локусов STR (83 аллеля), и увеличение STR не имело никакого значения, но увеличение до 100 SNP существенно увеличивало назначение, давая наивысший результат. Исследователи обнаружили, что некоторые из локусов STR превосходят локусы SNP по одному локусу, но комбинации SNP превосходят STR по общему числу аллелей. SNP из более крупной панели дали значительно более точное индивидуальное генетическое самоопределение по сравнению с любой комбинацией локусов STR. [9]
В разных странах используются различные системы анализа ДНК на основе STR. В Северной Америке системы, которые амплифицируют 13 основных локусов CODIS , почти универсальны, тогда как в Соединенном Королевстве система 17 локусов DNA- 17 (которая совместима с Национальной базой данных ДНК используется ). Какая бы система ни использовалась, многие используемые регионы STR одинаковы. Эти системы профилирования ДНК основаны на мультиплексных реакциях, в ходе которых одновременно тестируются многие регионы STR.
Истинная сила анализа STR заключается в его статистической способности различать. Поскольку 13 локусов, которые в настоящее время используются для дискриминации в CODIS, сортируются независимо (наличие определенного количества повторов в одном локусе не меняет вероятность наличия любого количества повторов в любом другом локусе), правило произведения для вероятностей. можно применить . Это означает, что если у кого-то есть тип ДНК ABC, где три локуса были независимыми, мы можем сказать, что вероятность наличия этого типа ДНК равна вероятности наличия типа A, умноженной на вероятность наличия типа B, умноженной на вероятность наличия тип C. Это привело к возможности генерировать вероятности совпадения 1 на квинтиллион (1x10 18 ) или более. Однако поиск в базе данных ДНК показал гораздо более частое, чем ожидалось, совпадение ложных профилей ДНК. [10] Более того, поскольку на Земле около 12 миллионов монозиготных близнецов , теоретическая вероятность не точна.
На практике риск контаминированного совпадения намного выше, чем риск совпадения с дальним родственником, например, загрязнение образца близлежащими объектами или остатками клеток, перенесенных из предыдущего теста. Риск выше при совпадении с наиболее распространенным человеком в образцах: все, что было собрано у жертвы или контактировало с ней, является основным источником загрязнения для любых других образцов, доставленных в лабораторию. По этой причине обычно тестируются несколько контрольных образцов, чтобы гарантировать, что они остаются чистыми, если они приготовлены в тот же период, что и фактические тестовые образцы. Неожиданные совпадения (или различия) в нескольких контрольных образцах указывают на высокую вероятность загрязнения реальных тестируемых образцов. В тесте на родство полные профили ДНК должны различаться (за исключением близнецов), чтобы доказать, что человек не соответствует его собственной ДНК в другом образце. [ нужна ссылка ]
В биомедицинских исследованиях профили STR используются для аутентификации клеточных линий. [11] Самогенерируемые профили STR можно сравнить с такими базами данных, как CLASTR ( https://www.cellosaurus.org/cellosaurus-str-search/ ) или STRBase ( https://strbase.nist.gov/ ). Кроме того, самогенерированные первичные мышиные клеточные линии, культивированные до первого пассажа, можно сопоставить с более поздними пассажами, обеспечивая тем самым идентичность клеточной линии.
См. также
[ редактировать ]- Мультиплексная система STR
- Снпстр
- Y-STR
- Список маркеров Y-STR
- Список маркеров X-STR
- База данных частот аллелей STR человека Земли
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Изображение Микаэля Хэггстрёма, доктора медицинских наук, с использованием следующего исходного изображения: Рисунок 1 — доступно по лицензии: Creative Commons Attribution 4.0 International» , из следующей статьи:
Роберта Ситник, Маргарет Афонсу Торрес, Нидия Страхман Бакал, Жоао Ренато Ребелло Пиньо (2006). «Использование ПЦР для молекулярного мониторинга посттрансплантационного химеризма» . Эйнштейн (Сан-Паулу) . 4 (2).{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Батлер, Джон М. (4 августа 2011 г.). Продвинутые темы судебно-медицинского типирования ДНК: методология . Сан-Диего: Elsevier Academic Press. стр. 99–100. ISBN 9780123745132 .
- ^ Национальная комиссия по будущему доказательств ДНК (июль 2002 г.). «Использование ДНК для раскрытия нераскрытых дел» (PDF) . Министерство юстиции США . Проверено 8 августа 2006 г.
- ^ https://dfs.dc.gov/sites/default/files/dc/sites/dfs/page_content/attachments/STRmix%20Validation.pdf [ только URL-адрес PDF ]
- ^ Моретти, Тамира Р.; Просто, Ребекка С.; Кель, Сюзанна К.; Уиллис, Лия Э.; Баклтон, Джон С.; Брайт, Джо-Энн; Тейлор, Дункан А.; Онорато, Энтони Дж. (2017). «Внутренняя проверка STRmix™ для интерпретации профилей ДНК из одного источника и смешанных ДНК» . Международная судебно-медицинская экспертиза: Генетика . 29 : 126–144. дои : 10.1016/j.fsigen.2017.04.004 . ПМИД 28504203 .
- ^ Перейти обратно: а б с Тауц Д. (1989). «Гипервариабельность простых последовательностей как общий источник полиморфных ДНК-маркеров» . Исследования нуклеиновых кислот . 17 (16): 6463–6471. дои : 10.1093/нар/17.16.6463 . ПМК 318341 . ПМИД 2780284 .
- ^ Уизерспун, диджей; Вудинг, С.; Роджерс, Арканзас; Марчани, Э.Э.; Уоткинс, У.С.; Батцер, Массачусетс; Джорде, LB (1 мая 2007 г.). «Генетические сходства внутри человеческих популяций и между ними» . Генетика . 176 (1): 351–359. дои : 10.1534/genetics.106.067355 . ISSN 0016-6731 . ПМК 1893020 . ПМИД 17339205 .
- ^ Дамур, Жеральдин; Моффри, Флориан; Холл, Диана (01 мая 2023 г.). «Идентификация и характеристика новых DIP-STR на основе данных полногеномного секвенирования» . Международная судебно-медицинская экспертиза: Генетика . 64 : 102849. doi : 10.1016/j.fsigen.2023.102849 . ISSN 1872-4973 . ПМИД 36827792 .
- ^ Перейти обратно: а б Гловер, Кевин А.; Хансен, Майкл М.; Лиен, Сигбьёрн; Алс, Томас Д.; Хойхайм, Бьёрн; Скаала, Эйстейн (6 января 2010 г.). «Сравнение локусов SNP и STR для определения структуры популяции и выполнения индивидуального генетического назначения» . БМК Генетика . 11 :2. дои : 10.1186/1471-2156-11-2 . ISSN 1471-2156 . ПМК 2818610 . ПМИД 20051144 .
- ^ Фелч, Джейсон; и др. (20 июля 2008 г.). «ФБР сопротивляется проверке «спичек» » . Лос-Анджелес Таймс . стр. П8.
- ^ Хун Ю. (2020). «Аутентификация первичных линий мышиных клеток с помощью лабораторной системы на чипе на основе микрофлюидики» . Биомедицины . 8 (12): 590. doi : 10.3390/biomedicines8120590 . ПМЦ 7763653 . ПМИД 33317212 .