การวิเคราะห์ Short tandem repeat ( STR ) เป็น วิธี การทางชีววิทยาโมเลกุลที่ใช้กันทั่วไปในการเปรียบเทียบการทำซ้ำของอัลลีลที่ตำแหน่ง เฉพาะ ในDNAระหว่างตัวอย่างสองตัวอย่างขึ้นไปShort tandem repeatคือไมโครแซทเทลไลต์ที่มีหน่วยการทำซ้ำที่มีความยาว 2 ถึง 7 คู่เบส โดยจำนวนการทำซ้ำจะแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ทำให้ STR มีประสิทธิภาพสำหรับการระบุตัวตนของมนุษย์^{[ 2 ]}วิธีนี้แตกต่างจากการวิเคราะห์ความยาวของชิ้นส่วนที่ถูกตัดด้วยเอนไซม์จำกัด (RFLP) เนื่องจาก STR ไม่ได้ตัด DNA ด้วยเอนไซม์จำกัด แต่จะ ใช้ ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอ เร ส (PCR) เพื่อค้นหาความยาวของ Short tandem repeat โดยพิจารณาจากความยาวของผลิตภัณฑ์ PCR

การวิเคราะห์ STR เป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์ที่ประเมินบริเวณ STR เฉพาะที่พบในDNA นิวเคลียร์ลักษณะที่แปรผันได้ (โพลีมอร์ฟิก) ของบริเวณ STR ที่นำมาวิเคราะห์ในการทดสอบทางนิติวิทยาศาสตร์ทำให้การแยกแยะระหว่างโปรไฟล์ DNA หนึ่งกับอีกโปรไฟล์หนึ่งมีความชัดเจนยิ่งขึ้น^{[ 3 ]}เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เช่นSTRmix ที่ได้รับการอนุมัติจาก FBI ได้ รวมเทคนิคการวิจัยนี้ไว้ด้วย^{[ 4 ​​] [ 5 ]}นิติวิทยาศาสตร์ใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนของความยาว STR ในประชากร ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะตัวอย่าง DNA หนึ่งจากอีกตัวอย่างหนึ่งได้ ระบบการสร้างโปรไฟล์ DNAที่ใช้ในปัจจุบันนั้นใช้ PCR และใช้ลำดับแบบง่าย^{[ 6 ]}หรือลำดับซ้ำสั้น (STR) วิธีนี้ใช้บริเวณที่มีความหลากหลายสูงซึ่งมีลำดับ DNA ที่ซ้ำกันสั้นๆ (ที่พบมากที่สุดคือ 4 เบสที่ซ้ำกัน แต่ก็มีการใช้ความยาวอื่นๆ ด้วย เช่น 3 และ 5 เบส) เนื่องจากบุคคลที่ไม่เกี่ยวข้องกันเกือบจะแน่นอนว่ามีจำนวนหน่วยที่ซ้ำกันแตกต่างกัน STR จึงสามารถใช้เพื่อแยกแยะระหว่างบุคคลที่ไม่เกี่ยวข้องกันได้ตำแหน่ง STR เหล่านี้(ตำแหน่งบนโครโมโซม) จะถูกกำหนดเป้าหมายด้วยไพรเมอร์ที่จำเพาะต่อลำดับและขยายจำนวนโดยใช้PCRชิ้นส่วน DNA ที่ได้จะถูกแยกและตรวจจับโดยใช้อิเล็กโทรโฟเรซิสวิธีการแยกและตรวจจับที่ใช้กันทั่วไปสองวิธี ได้แก่อิเล็กโทรโฟเรซิสแบบแคปิลลารี (CE) และ อิเล็กโทรโฟเรซิ ส แบบเจล

แต่ละ STR มีความหลากหลายทางพันธุกรรม แต่จำนวนอัลลีลมีน้อยมาก โดยทั่วไปแล้วอัลลีล STR แต่ละตัวจะถูกแบ่งปันโดยบุคคลประมาณ 5-20% พลังของการวิเคราะห์ STR มาจากการพิจารณาตำแหน่ง STR หลายตำแหน่งพร้อมกัน^{[ 6 ]}รูปแบบของอัลลีลสามารถระบุตัวบุคคลได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นการวิเคราะห์ STR จึงเป็นเครื่องมือระบุตัวตนที่ยอดเยี่ยม ยิ่งทดสอบบริเวณ STR ในแต่ละบุคคลมากเท่าใด การทดสอบก็จะยิ่งมีความแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น^{[ 6 ]}อย่างไรก็ตาม หากใช้ตำแหน่ง STR 10 ตำแหน่ง อาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการระบุจีโนไทป์ถึง 30% หรือเกือบหนึ่งในสาม (1/3) ของเวลา^{[ 7 ]}แม้จะใช้ตำแหน่ง STR ไมโครแซทเทลไลต์ 15 ตำแหน่งในการระบุตัวตน ก็ยังไม่ถือว่าเป็นเครื่องหมายที่ให้ข้อมูลสำหรับการอนุมานบรรพบุรุษ จำเป็นต้องใช้ชุดเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่ใหญ่กว่ามากเพื่อตรวจจับโครงสร้างประชากรในระดับละเอียด^{[ 8 ]}การศึกษาหนึ่งอ้างว่า DIP-STR จำนวน 30 ตัวนั้นเหมาะสมสำหรับการทดสอบความเป็นพ่อก่อนคลอดและระบุบรรพบุรุษทางชีวภูมิศาสตร์อย่างคร่าวๆ ในงานนิติวิทยาศาสตร์ แต่จำเป็นต้องมีการพัฒนาเครื่องหมายและแผงมัลติเพล็กซ์เพิ่มเติมเพื่อส่งเสริมการใช้แนวทางดั้งเดิมนี้^{[ 9 ]}

เมื่อเปรียบเทียบการวิเคราะห์ SNP และ STR การใช้SNP คุณภาพสูงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าดีกว่าสำหรับการกำหนดโครงสร้างประชากร รวมถึงความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมในระดับบุคคลและประชากร^{[ 10 ]}การใช้ SNP ที่ดีที่สุด 15 ตัว (30 อัลลีล) คล้ายกับการใช้ STR loci ที่ดีที่สุด 4 ตัว (83 อัลลีล) และการเพิ่ม STR ไม่ได้ทำให้เกิดความแตกต่าง แต่การเพิ่มเป็น 100 SNP ทำให้การกำหนดเพิ่มขึ้นอย่างมากและให้ผลลัพธ์สูงสุด นักวิจัยพบว่า STR loci บางตำแหน่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่า SNP loci ในระดับตำแหน่งเดียว แต่การรวมกันของ SNP มีประสิทธิภาพเหนือกว่า STR โดยพิจารณาจากจำนวนอัลลีลทั้งหมด SNP จากแผงขนาดใหญ่ให้การกำหนดทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคลที่แม่นยำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการรวมกันของ STR loci ใดๆ^{[ 10 ]}

ระบบการสร้างโปรไฟล์ดีเอ็นเอแบบ STR ที่ใช้ในแต่ละประเทศนั้นแตกต่างกันไป ในอเมริกาเหนือ ระบบที่ขยายตำแหน่งหลัก 20 ตำแหน่งของCODISนั้นใช้กันอย่างแพร่หลาย ในขณะที่ในสหราชอาณาจักร ใช้ระบบ DNA-17 17 ตำแหน่ง (ซึ่งเข้ากันได้กับฐานข้อมูลดีเอ็นเอแห่งชาติ ) ไม่ว่าจะใช้ระบบใดก็ตาม บริเวณ STR ที่ใช้ส่วนใหญ่จะเหมือนกัน ระบบการสร้างโปรไฟล์ดีเอ็นเอเหล่านี้อาศัยปฏิกิริยามัลติเพล็กซ์ ซึ่งหมายความว่าจะมีการทดสอบบริเวณ STR หลายบริเวณพร้อมกัน

พลังที่แท้จริงของการวิเคราะห์ STR อยู่ที่พลังทางสถิติในการจำแนก เนื่องจากตำแหน่ง 20 ตำแหน่งที่ใช้ในการจำแนกใน CODIS ในปัจจุบันนั้นแยกจากกันอย่างอิสระ (การมีจำนวนซ้ำที่แน่นอนในตำแหน่งหนึ่งไม่ได้เปลี่ยนแปลงความน่าจะเป็นของการมีจำนวนซ้ำใดๆ ในตำแหน่งอื่นๆ) จึงสามารถใช้ กฎผลคูณสำหรับความน่าจะเป็นได้ซึ่งหมายความว่า หากบุคคลใดมีดีเอ็นเอประเภท ABC โดยที่ตำแหน่งทั้งสามเป็นอิสระต่อกัน เราสามารถกล่าวได้ว่าความน่าจะเป็นที่จะมีดีเอ็นเอประเภทนั้นคือความน่าจะเป็นที่จะมีประเภท A คูณด้วยความน่าจะเป็นที่จะมีประเภท B คูณด้วยความน่าจะเป็นที่จะมีประเภท C ส่งผลให้สามารถสร้างความน่าจะเป็นในการจับคู่ได้ 1 ในหนึ่งพันล้านล้าน (1 ใน^10¹⁸ ) หรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม การค้นหาฐานข้อมูลดีเอ็นเอแสดงให้เห็นว่าการจับคู่โปรไฟล์ดีเอ็นเอที่ผิดพลาดเกิดขึ้นบ่อยกว่าที่คาดไว้มาก^{[ 11 ]}ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากมีฝาแฝดโมโนไซโกติกประมาณ 12 ล้านคู่บนโลก ความน่าจะเป็นทางทฤษฎีจึงไม่ถูกต้อง

ในทางปฏิบัติ ความเสี่ยงของการจับคู่ที่ปนเปื้อนนั้นสูงกว่าการจับคู่กับญาติห่างๆ มาก เช่น การปนเปื้อนของตัวอย่างจากวัตถุใกล้เคียง หรือจากเซลล์ที่เหลือจากการทดสอบครั้งก่อน ความเสี่ยงจะสูงกว่าสำหรับการจับคู่กับบุคคลที่พบได้บ่อยที่สุดในตัวอย่าง: ทุกสิ่งที่เก็บรวบรวมจาก หรือสัมผัสกับผู้เสียหาย เป็นแหล่งปนเปื้อนที่สำคัญสำหรับตัวอย่างอื่นๆ ที่นำเข้าสู่ห้องปฏิบัติการ ด้วยเหตุนี้ จึงมักมีการทดสอบตัวอย่างควบคุมหลายตัวอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าตัวอย่างเหล่านั้นสะอาด เมื่อเตรียมในช่วงเวลาเดียวกันกับตัวอย่างทดสอบจริง การจับคู่ที่ไม่คาดคิด (หรือความแตกต่าง) ในตัวอย่างควบคุมหลายตัวอย่างบ่งชี้ถึงความน่าจะเป็นสูงของการปนเปื้อนสำหรับตัวอย่างทดสอบจริง ในการทดสอบความสัมพันธ์ โปรไฟล์ DNA ทั้งหมดควรแตกต่างกัน (ยกเว้นฝาแฝด) เพื่อพิสูจน์ว่าบุคคลนั้นไม่ได้ถูกจับคู่กับ DNA ของตนเองในตัวอย่างอื่น

ในการวิจัยทางชีวการแพทย์ โปรไฟล์ STR ถูกใช้เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของเซลล์ไลน์^{[ 12 ]}โปรไฟล์ STR ที่สร้างขึ้นเองสามารถนำไปเปรียบเทียบกับฐานข้อมูล เช่น CLASTR ^{[ 13 ]}หรือ STRBase ^{[ 14 ]}นอกจากนี้ เซลล์ไลน์หนูหลักที่สร้างขึ้นเองซึ่งเพาะเลี้ยงก่อนการถ่ายเซลล์ครั้งแรกสามารถจับคู่กับการถ่ายเซลล์ในภายหลังได้ จึงมั่นใจได้ว่าเซลล์ไลน์นั้นมีความถูกต้อง

• ระบบมัลติเพล็กซ์ STR
• สแนปสตร
• วาย-เอสทีอาร์
• รายชื่อเครื่องหมาย Y-STR
• รายชื่อเครื่องหมาย X-STR
• ฐานข้อมูลความถี่อัลลีล STR ของมนุษย์บนโลก