ดีเอ็นเอโพลีมอ ร์ฟิกแบบสุ่มที่ขยายได้ ( RAPD ) ออกเสียงว่า "rapid" ^{[ 2 ]}เป็น เทคนิค การสร้างโปรไฟล์ดีเอ็นเอที่สร้างลายนิ้วมือจีโนมแบบง่ายๆ โดยไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลลำดับ พัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 โดย Antoni Rafalski และเพื่อนร่วมงานที่EI du Pont de Nemours (วิลมิงตัน เดลาแวร์ สหรัฐอเมริกา) ^{[ 3 ]}เทคนิคนี้ใช้ไพรเมอร์แบบสุ่มสั้นๆ โดยทั่วไปมีความยาว 10–12 นิวคลี โอไทด์ (nt) และ ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส (PCR) เพื่อขยายบริเวณที่ไม่ระบุชื่อในดีเอ็นเอจีโนมซึ่งมีประโยชน์สำหรับการพิมพ์ทางพันธุกรรม การจำแนกสายพันธุ์ การทำแผนที่จีโนม นิเวศวิทยาโมเลกุล และการวิเคราะห์ประชากร^{[ 4 ] [ 5 ]}ไพรเมอร์จะจับคู่กันที่ไซต์ที่เสริมกันบางส่วนจำนวนมาก และไซต์ที่อยู่ในทิศทางตรงกันข้ามและอยู่ในระยะที่ขยายได้ (โดยทั่วไป < 3–5 kb) จะถูกขยายและมองเห็นได้ด้วยการแยกด้วยเจลอะกาโรสและการย้อมสีด้วยเอทิเดียมโบรไม ด์ RAPD จัดอยู่ในกลุ่มของวิธีการสร้างโปรไฟล์DNA ที่ขยายโดยพลการ^{[ 6 ]}ซึ่งรวมถึงการสร้างลายนิ้วมือ DNA (DAF) ^{[ 7 ]}และPCR ที่ใช้ไพรเมอร์โดยพลการ (AP-PCR) ^{[ 8 ]}เทคนิคเหล่านี้ใช้อัตราส่วนไพรเมอร์ต่อแม่แบบ DNA ที่สูงกว่า และไพรเมอร์ที่สั้นกว่าและยาวกว่าตามลำดับ^{[ 3 ]}และสร้างรูปแบบลายนิ้วมือที่ซับซ้อนกว่า^{[ 9 ]}

RAPD ขยาย DNA โดยใช้DNA polymerase ที่ทนความร้อนและไพรเมอร์แบบสุ่มหนึ่งตัวหรือมากกว่าภายใต้ความเข้มงวดในการจับคู่ปานกลาง ทำให้ไพรเมอร์สามารถจับกับตำแหน่งจีโนมหลายตำแหน่งโดยมีความคลาดเคลื่อนจำกัด^{[ 10 ]}การขยายเกิดขึ้นระหว่างไพรเมอร์ที่จับคู่กันในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อการขยายตัวสร้างชิ้นส่วนที่มีไพรเมอร์ที่สมบูรณ์แบบที่ ปลาย ชิ้น ส่วนที่ขยาย เหล่านี้ จะกลายเป็นแม่แบบที่ต้องการและได้รับการเสริมความเข้มข้นแบบทวีคูณ ดังนั้น รูปแบบของชิ้นส่วนจึงสะท้อนถึงการกระจายตัวของจีโนมของโมทีฟที่จับคู่ไพรเมอร์ ระยะห่างระหว่างโมทีฟเหล่านั้น และโพลีมอร์ฟิซึม (การเพิ่ม/ลดของตำแหน่งและอินเดล) ที่เปลี่ยนแปลงการมีอยู่หรือขนาดของชิ้นส่วน

เช่นเดียวกับวิธีการขยายดีเอ็นเอแบบอื่นๆ^{[ 10 ] [ 11 ]}เหตุการณ์ในรอบแรกๆ จะกำหนดว่าภูมิภาคใดจะเข้าสู่การขยาย ผลิตภัณฑ์ในช่วงแรกจะแข่งขันกันเพื่อเข้าถึงไพรเมอร์ และเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่ช่วยให้ไพรเมอร์จับและขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้นที่จะขยายต่อไป ในขณะที่ผลิตภัณฑ์อื่นๆ จะถูกกำจัดออกไป แม้ว่าโครงสร้างทุติยภูมิจะสามารถเกิดขึ้นได้ แต่อิทธิพลของโครงสร้างเหล่านั้นจะเด่นชัดน้อยกว่าในวิธีการที่มีความเข้มงวดต่ำมาก เมื่อการวนรอบดำเนินต่อไป คู่ไพรเมอร์-แม่แบบที่มีประสิทธิภาพจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทำให้ได้ชิ้นส่วนจีโนมย่อยที่ทำซ้ำได้แต่มีความซับซ้อนน้อยกว่า ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ RAPD

RAPD ใช้ไพรเมอร์ขนาดสั้นแบบสุ่ม 10 เมอร์ที่มีปริมาณ GC สมดุล (~40–80%) เพื่อส่งเสริมการจับคู่ที่ตำแหน่งจีโนมหลายตำแหน่งภายใต้สภาวะ PCR ที่มีความเข้มข้นต่ำ ปริมาณ GC มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับระดับการขยาย^{[ 3 ]}ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่มีใน DAF และบ่งชี้ถึงความแตกต่างทางกลไกระหว่าง DNA ที่ขยายแบบสุ่มสองรูปแบบ^{[ 9 ]}ลำดับไพรเมอร์ถูกเลือกเพื่อลดการจับคู่ตัวเองและลวดลายพาลินโดรม ลดการก่อตัวของไพรเมอร์ไดเมอร์ระหว่างการขยาย ชุดไพรเมอร์แบบสุ่มเชิงพาณิชย์มาตรฐาน (เช่น ชุดที่มาจาก Operon Technologies และปัจจุบันจัดจำหน่ายโดย Eurofins Genomics ^{[ 12 ]} ) มักใช้กันทั่วไปเนื่องจากให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอและรูปแบบแถบที่ทำซ้ำได้ในการทดลอง อย่างไรก็ตาม ขอแนะนำให้ทดสอบชุดการเจือจางของไพรเมอร์เพื่อสำรวจประสิทธิภาพการขยาย

เนื่องจากลักษณะที่ไม่เข้มงวดของเทคนิค RAPD การควบคุมเงื่อนไขการขยายที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างลายนิ้วมือ DNA ที่ทำซ้ำได้และสม่ำเสมอ^{[ 13 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปริมาณและคุณภาพของ DNA เป็นปัจจัยหลักที่ควบคุมความสามารถในการทำซ้ำ ตัวอย่างเช่น DNA ที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการเบลอหรือรูปแบบแถบที่ไม่สม่ำเสมอ ไพรเมอร์หลายตัวไม่สามารถขยายผลิตภัณฑ์ได้ อาจต้องมีการปรับความเข้มข้นของแมกนีเซียมเพื่อให้ทำงานได้ เนื่องจาก RAPD มีความไวต่อสภาวะปฏิกิริยาสูง^{[ 14 ]}จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรักษามาตรฐานของส่วนประกอบอย่างเข้มงวดและใช้เทอร์โมไซเคิลเดียวกันสำหรับปฏิกิริยาทั้งหมด เนื่องจากความแปรปรวนของอัตราการให้ความร้อน/การทำความเย็นอาจนำไปสู่ความสามารถในการทำซ้ำที่ไม่ดีระหว่างห้องปฏิบัติการ ผู้ปฏิบัติงานบางรายแนะนำ วิธี การ PCR แบบ hot startหรือการเพิ่มอุณหภูมิอย่างช้าๆ ระหว่างอุณหภูมิการจับคู่และการขยายตัวเพื่อปรับปรุงความสามารถในการทำซ้ำและลดการก่อตัวของไพรเมอร์ไดเมอร์ที่ไม่พึงประสงค์

การวิเคราะห์ RAPD ต้องการการปรับให้เหมาะสมอย่างระมัดระวัง^{[ 14 ]}โดยการขยายสัญญาณมีความไวสูงต่อองค์ประกอบของปฏิกิริยาและสภาวะการหมุนเวียนความร้อน^{[ 15 ] [ 16 ]}เนื่องจากตัวแปรที่โต้ตอบกันหลายตัวส่งผลต่อประสิทธิภาพการขยายสัญญาณ ความสามารถในการทำซ้ำ และรูปแบบแถบ การปรับให้เหมาะสมจึงต้องใช้แรงงานมากและโดยทั่วไปจะอาศัยการทดลองแบบวนซ้ำหรือการออกแบบทางสถิติ (เช่น การวิเคราะห์เมทริกซ์^{[ 17 ]} การออกแบบ แฟกทอเรียลแบบเศษส่วน [ ^{18 ]}หรือวิธีการออกแบบการทดลองของTaguchi ^{[ 19 ] ) มากกว่าการทดสอบอย่างละเอียด ตัวแปรที่สำคัญ ได้แก่ แมกนีเซียม ความ}เข้มข้นของไพรเมอร์และ DNA อุณหภูมิการจับคู่ ชนิดของพอลิเมอเรส และประสิทธิภาพของเทอร์โมไซเคิล ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการทำซ้ำจะลดลงต่ำกว่าความเข้มข้นของแม่แบบขั้นต่ำ และ DNA ที่มากเกินไปหรือแม่แบบที่เสื่อมสภาพจะทำให้เกิดการเบลอหรือความละเอียดต่ำ^{[ 20 ]}โดยทั่วไป DNA จีโนม 5–25 นาโนกรัมต่อปฏิกิริยา 25 ไมโครลิตรจะมีประสิทธิภาพ ความเข้มข้นของแมกนีเซียมต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามประสบการณ์ (โดยปกติ 1–4 mM) ^{[ 21 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ DNA ละลายในบัฟเฟอร์ TEเนื่องจากEDTAจะจับกับ Mg²⁺ และลดความเข้มข้นที่มีประสิทธิภาพลง ความเข้มข้นของ Mg²⁺ ที่ต่ำจะทำให้ได้แถบน้อย เนื่องจากเอนไซม์ DNA polymerase ที่ทนความร้อนต่างกันอาจขยายผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน การใช้งานจึงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม^{[ 22 ]} RAPD ยังมีความไวสูงต่อพฤติกรรมของเครื่องเทอร์โมไซเคิล ซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการทำซ้ำในห้องปฏิบัติการต่างๆ^{[ 23 ]}ความแตกต่างในอัตราการทำความร้อน/การทำความเย็น ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ และการเสื่อมสภาพขององค์ประกอบ Peltier อาจส่งผลต่อผลลัพธ์อย่างมาก แม้กระทั่งในรุ่นที่เหมือนกัน หน่วยที่ไม่มีหัววัดอุณหภูมิภายในอาจแสดงความคลาดเคลื่อนระหว่างอุณหภูมิของบล็อกและตัวอย่าง แนะนำให้ตรวจสอบประสิทธิภาพทางความร้อนเป็นระยะด้วยเทอร์โมคัปเปิล โดยควรทำปีละครั้ง

โดยทั่วไป ผลิตภัณฑ์การขยาย RAPD จะถูกแยกโดยใช้เจลอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบอะกาโรสและมองเห็นได้ด้วยสีย้อมแทรกตัวเรืองแสง (เช่นเอทิเดียมโบรไมด์ , SYBR Safe ) หรือในกรณีที่หายากมากคือการติดฉลากกัมมันตรังสี เทคนิคเหล่านี้เพียงพอที่จะแสดงลายนิ้วมือที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์ยังถูกแยกด้วยเจลอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบโพลีอะคริลาไมด์⁽ PAGE) และบางครั้งก็มองเห็นได้โดยใช้การย้อมสีเงิน [ ^{24 ]}ซึ่งเป็นเทคนิคที่ต้องใช้แรงงานมากขึ้น ใช้เวลานาน และมีราคาแพง โปรดทราบว่าความเรียบง่ายและความคุ้นเคยของเจลอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบอะกาโรสทำให้การใช้ RAPD เป็นที่นิยม แม้ว่าจะมีกำลังการแยกต่ำก็ตาม

โปรไฟล์ RAPD ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างประชากร การระบุพันธุ์และ ชนิด การวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์และจุลชีววิทยานิเวศวิทยาโมเลกุลและการทำแผนที่ทางพันธุกรรมการวิเคราะห์ RAPD ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม โครงสร้างประชากร และการระบุพันธุ์ในพืชและสัตว์^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}เทคนิคนี้สามารถระบุชนิดที่เฉพาะเจาะจงได้ (เช่น เชื้อราที่แยกได้^{[ 28 ]} ) โดยแยกแยะความแตกต่างระหว่างกลุ่มอนุกรมวิธานที่ใกล้เคียงกัน RAPD สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างบุคคลในนิติวิทยาศาสตร์ (เช่นนิติเวชกีฏวิทยา^{[ 29 ]}และพฤกษศาสตร์^{[ 30 ]} ) และสามารถนำไปใช้ในบริบททางพิษวิทยาต่อระบบนิเวศได้^{[ 31 ]}มันสามารถระบุสายพันธุ์จุลินทรีย์ได้^{[ 32 ]}และใช้ในการกำหนดลักษณะและติดตามวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย^{[ 6 ]}การมาถึงของการจัดลำดับแบบขนานขนาดใหญ่ (เช่นเมตาบาร์โค้ดดิ้ ง การจัดลำดับจีโนมทั้งหมด ) ได้เข้ามาแทนที่การใช้ RAPD และเทคนิค DNA ที่ขยายโดยพลการอื่นๆ แม้ว่าเทคนิคเหล่านี้จะยังคงมีคุณค่าในด้านที่ไม่คาดคิด (เช่น การระบุแบคทีริโอเฟจ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]} )

RAPD เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมแบบ PCR ที่รวดเร็ว ประหยัด และมีประสิทธิภาพ ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลลำดับเบสมาก่อน ทำให้เหมาะสำหรับการศึกษาจีโนมที่ไม่ระบุชื่อ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้มีข้อเสียคือความสามารถในการทำซ้ำได้ไม่ดีระหว่างห้องปฏิบัติการ เนื่องจากมีความไวต่อแม่แบบและสภาวะของปฏิกิริยา และสร้างเครื่องหมายเด่นที่ไม่สามารถแยกแยะเฮเทอโรไซโกตได้

• ไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลลำดับเบสมาก่อน:ข้อดีสำคัญของ RAPD และเทคนิคการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอแบบสุ่มอื่นๆ คือ ไม่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับดีเอ็นเอเป้าหมายมาก่อน รวมถึงลำดับเบสด้วย RAPD ใช้ไพรเมอร์สั้นๆ ขนาด 10 เมอร์ ที่กำหนดขึ้นเอง ซึ่งจะเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอเมื่อใดก็ตามที่ตำแหน่งที่เข้ากันได้เกิดขึ้นในทิศทางและความใกล้เคียงที่ถูกต้อง
• คุ้มค่า รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพ:เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐานมาก่อน จึงเป็นวิธีที่เหมาะสม เป็นที่นิยม และคุ้มค่าสำหรับการวิเคราะห์สิ่งมีชีวิตที่ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางจากชุมชนวิทยาศาสตร์ เช่น สัตว์ป่า นอกจากนี้ RAPD ยังเป็นเทคนิคที่รวดเร็ว ง่าย และทำได้ง่าย โดยใช้ดีเอ็นเอต้นแบบในปริมาณน้อย ทำให้เหมาะสำหรับการศึกษาในกรณีที่มีตัวอย่างจำกัด
• ประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง:วิธีการนี้มีความหลากหลายสูง มีประโยชน์ในการระบุเอกลักษณ์ทางอนุกรมวิธาน ประเมินความสัมพันธ์ทางเครือญาติ สร้างโพรบเฉพาะ และวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรม
• เสริมด้วยการวิเคราะห์เพิ่มเติม:เทคนิคนี้สามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการระบุแถบเฉพาะที่สามารถโคลน จัดลำดับ และแปลงเป็นเครื่องหมายที่มีเสถียรภาพมากขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น แถบ RAPD สามารถแปลงเป็นเครื่องหมาย Sequence Characterized Amplified Region (SCAR) ได้^{[ 36 ]}ซึ่งเป็นแบบ co-dominant เฉพาะเจาะจง และทำซ้ำได้สูง

• ความสามารถในการทำซ้ำต่ำ : RAPD ใช้สัดส่วนไพรเมอร์ต่อแม่แบบ DNA ที่ต่ำ ทำให้มีความไวต่อสภาวะของ PCR สูง (เช่น ความเข้มข้นของ DNA และส่วนประกอบของ PCR) และขึ้นอยู่กับห้องปฏิบัติการเป็นอย่างมาก การขาดความสามารถในการทำซ้ำจะชดเชยได้ก็ต่อเมื่อมีการปรับโปรโตคอลของห้องปฏิบัติการอย่างระมัดระวังเท่านั้น ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้วารสารทางวิทยาศาสตร์บางฉบับปฏิเสธงานวิจัยที่อิงจาก RAPD เพียงอย่างเดียว
• เครื่องหมายเด่น:เครื่องหมาย RAPD เกือบทั้งหมดเป็นเครื่องหมายเด่น ซึ่งหมายความว่าจะแสดงเฉพาะการปรากฏหรือไม่ปรากฏของแถบเท่านั้น ทำให้ไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างบุคคลที่เป็นเฮเทโรไซกัส (มีสำเนาเดียว) และโฮโมไซกัส (มีสำเนาสองชุด) ซึ่งลดปริมาณข้อมูลเมื่อเทียบกับเครื่องหมายร่วมเด่น (เช่นSSRs )
• มีความไวต่อคุณภาพของ DNA:เนื่องจากเทคนิคนี้มีความไวสูงต่อสภาวะของ PCR และอาศัยไพรเมอร์แบบสุ่ม จึงจำเป็นต้องใช้ DNA ต้นแบบคุณภาพสูงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ และมีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนจาก DNA อื่นๆ ที่ไม่ใช่เป้าหมาย
• มีความเสี่ยงต่อความไม่แน่นอน:ความไม่ตรงกันระหว่างไพรเมอร์และแม่แบบอาจนำไปสู่การขาดหายไปอย่างสิ้นเชิงหรือการลดลงของผลิตภัณฑ์ DNA ทำให้ผลลัพธ์ยากต่อการตีความเมื่อเทียบกับวิธีการขยาย DNA แบบสุ่มอื่นๆ และวิธีการ PCR แบบดั้งเดิม

• ดีเอ็นเอที่ถูกขยายโดยพลการ
• การตรวจสอบลายนิ้วมือด้วยการขยายดีเอ็นเอ
• พีซีอาร์ที่เริ่มต้นด้วยไพรเมอร์แบบสุ่ม
• โพลีมอร์ฟิซึมความยาวชิ้นส่วนที่ขยาย

• เทคนิค RAPD+ ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• DNA Kaffe – ฟอรัมสำหรับวิธีการทำเครื่องหมาย DNA:   [1]
• การใช้เทคโนโลยีเครื่องหมายโมเลกุล (CGIAR: [2]