La PCR cumple 35 años - Genética Médica

La PCR cumple 35 años

Amparo Tolosa,  Genética Médica News

 

La reacción en cadena de la polimerasa, conocida comúnmente como PCR y probablemente la técnica molecular más extendida y conocida de todo el mundo, ha cumplido este mayo 35 años.

 

la PCR

La reacción en cadena de la polimerasa, una de las técnicas moleculares más extendidas y conocidas de todo el mundo, ha cumplido este mayo 35 años.

 

La idea básica de la PCR es amplificar un fragmento concreto de ADN hasta obtener miles o millones de copias del mismo. Para seleccionar la región  a amplificar se utilizan dos pequeños fragmentos de ADN complementarios a los extremos del ADN de interés, que se unen a ambas cadenas de la doble hélice de ADN y pueden ser utilizados como cebadores por la enzima encargada de la síntesis de ADN, la ADN polimerasa. La clave de la técnica es que una vez se obtiene la primera copia de ADN amplificado, ésta puede actuar como molde de las sucesivas copias. Así, a través de diferentes ciclos el número de copias del fragmento amplificado va aumentando de forma exponencial.

La PCR tal y como la conocemos, una amplificación cíclica dirigida por dos cebadores que se unen al ADN y delimitan la región a copiar, fue concebida en 1983. Imagen: Felipe Torrentí Salom.

La PCR tal y como la conocemos, una amplificación cíclica dirigida por dos cebadores que se unen al ADN y delimitan la región a copiar, fue concebida en 1983 por Kary Mullis durante su etapa como químico en la empresa Cetus Corporation. Posteriormente, el equipo de investigadores de la empresa hizo una mejora crucial: utilizaron una ADN polimerasa estable a las diferentes temperaturas utilizadas en la PCR. Cada ciclo de amplificación de la PCR requiere la separación de las dos cadenas de la doble hélice de ADN, por lo que los investigadores seleccionaron la Taq polimerasa, aislada de una bacteria termófila que vive en condiciones de temperatura extrema, como polimerasa para llevar a cabo la reacción.  Diez años después, Mullis recibiría el Premio Nobel de Química “por su invención del método de reacción en cadena de la polimerasa”.

En los últimos 35 años la PCR ha sido objeto de múltiples patentes y han surgido diferentes modificaciones o adaptaciones para ajustarla a las diferentes necesidades prácticas y técnicas de los investigadores. Por ejemplo, los termocicladores, instrumento fundamental para llevar a cabo las reacciones de PCR, han evolucionado desde aparatosas máquinas con capacidad para llevar a cabo un número limitado de reacciones a sofisticados aparatos con gran capacidad y precisión a la hora de controlar la temperatura. Por otra, se han desarrollado ADN polimerasas con diferentes actividades o características, destinadas, por ejemplo, a amplificar fragmentos de gran tamaño o a hacerlo con una prueba de lectura para evitar cualquier error al copiar el ADN.

La PCR se ha convertido en una herramienta fundamental tanto en investigación básica como aplicada, una pieza vital en las diferentes áreas de la biología molecular y biotecnología. Diagnóstico médico, clonación de fragmentos de ADN, terapia génica, caracterización génica, expresión génica, ciencias forenses… Casi todos los laboratorios de biología molecular equipados disponen de termocicladores de PCR. Prueba de la relevancia de la técnica de PCR es que se ha probado, con éxito, en el espacio, con el objetivo de utilizarla en futuras estaciones de investigación.

¿Hacia dónde se dirigen las últimas novedades sobre la técnica de PCR?

Por una parte, al igual que ha ocurrido en el caso de la secuenciación, uno de los caminos de desarrollo es la compactación de los sistemas de PCR. En la actualidad, los termocicladores son máquinas relativamente aparatosas, que consumen mucha energía, no se pueden mover del laboratorio y tienen un coste considerable. Su volumen, tamaño y precio llevan a que estos aparatos no estén al alcance de laboratorios con presupuesto reducido o de cualquier centro de educación o formación (como por ejemplo institutos de secundaria) y además no sea posible moverlos demasiado.

La miniPCR es un dispositivo portátil, pequeño, ligero (de tan solo 400 gramos) y barato en comparación con los habituales. Imagen: miniPCR.

En este contexto ha surgido miniPCR, un nuevo concepto de PCR destinado a poder ser utilizado en cualquier sitio por todo aquel interesado. La miniPCR, desarrollada por los argentinos Sebastián Kraves y Ezequiel Álvarez Saavedra es un dispositivo portátil, pequeño, ligero (de tan solo 400 gramos) y barato en comparación con los habituales (menos de 1.000 dólares frente a la media de 6.000 que cuestan los grandes equipos de los laboratorios profesionales). La miniPCR, que puede operarse a través del teléfono móvil o de un ordenador, tiene como una de sus principales ventajas que puede utilizarse en cualquier localización, así como facilitar el diagnóstico de enfermedades como el Ebola, o el análisis de alimentos. Además, los investigadores responsables de este nuevo concepto de termociclador están continuamente desarrollando sistemas asociados, como geles de agarosa de fácil utilización y su rendimiento ha sido probado incluso por la NASA en el espacio.

La PCR digital

La PCR digital está basada en la separación de cada muestra en múltiples particiones, de forma que la reacción de amplificación tiene lugar de forma independiente en cada una de ellas. En la imagen los círculos naranjas representan las particiones en las que se ha producido la amplificación del fragmento de interés. Imagen: MedigenePress SL.

Otra de las variaciones de la PCR es la denominada PCR digital. Esta técnica está basada en la separación de cada muestra en múltiples particiones, de forma que la reacción de amplificación tiene lugar de forma independiente en cada una de ellas. De este modo se elimina el ruido de fondo  y se puede obtener medidas más sensibles y fiables de ácidos nucleicos a muy baja concentración. La información del resultado de la PCR en cada partición, positiva o negativa, es recuperada y se puede cuantificar dando proporciones totales. Aunque no es una variante de la PCR excesivamente actual (el concepto surgió en los años 90 y fue denominada como PCR digital en 1999), las mejoras que se han realizado sobre esta técnica en los últimos años apuntan a aplicaciones prácticas muy interesantes. Por ejemplo, su capacidad para detectar variantes muy poco frecuentes lleva a que sea una herramienta de gran potencial en la detección de ADN (viral, bacteriano, humano o de cualquier otro origen) en muestras biológicas o productos farmacéuticos, la monitorización de signos de rechazo de trasplantes (puede detectar ADN del donante en la sangre del paciente trasplantado) o biopsias líquidas en pacientes con cáncer.

Todo apunta a que la PCR va a seguir siendo uno de los protagonistas principales de los laboratorios de investigación básica y aplicada. Su evolución y desarrollo, sin duda va a depender de las necesidades y aplicaciones de los usuarios. Podemos estimar que mejorar su portabilidad y su rapidez son algunos de los retos a corto plazo. En cualquier caso, a sus 35 años, el potencial de la PCR no se ha agotado.

Fuentes:

Morley AA. Digital PCR: A brief history. Biomol Detect Quantif. 2014 Aug 15;1(1):1-2. eCollection 2014 Sep. Review.

MiniPCR. https://www.minipcr.com/

Genes in Space-1 (Genes in Space-1) – 03.14.18. https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/1913.html

 

Si te ha gustado el artículo, suscríbete ahora de forma gratuita a la Revista Genética Médica y recíbela cada 2 semanas.


He leído y acepto la política de privacidad. (Recibirás Genética Médica News en PDF cada 2 semanas en tu correo, así como los números de la revista Genética Médica y Genómica. Nuestros suscriptores también reciben cualquier novedad en cuanto a nuestros programas formativos, jornadas gratuitas y eventos en el área de la Genética Médica y Genómica.)

You may also like...

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Normas de uso

La Revista Genética Médica permite realizar comentarios sobre su contenido para favorecer la participación de los lectores, con el objetivo de ofrecer una plataforma de debate y discusión sobre los temas tratados.

El contenido de Genética Médica es de carácter general y tiene una finalidad informativa. La mención de cualquier método, terapia, tratamiento o servicio no debe ser considerado una garantía para su utilización. Determinar el adecuado tratamiento para un paciente es responsabilidad de los médicos y facultativos. La información proporcionada en Revista Genética Médica ha sido diseñada para apoyar, y en ningún caso reemplazar, la relación que existe entre un paciente y su médico.

Para asegurar que todos los lectores tienen una buena experiencia, la Revista Genética Médica solicita que los comentarios sigan unas normas básicas. Los comentarios son evaluados antes de su publicación y moderados por los miembros de la Oficina Editorial de Revista Genética Médica diariamente. Cualquier comentario que no cumpla los principios indicados no será publicado.

Los comentarios están abiertos al público general por lo que los lectores deben considerar que su contenido no necesariamente ha sido realizado por un profesional médico.

Los usuarios tendrán en cuenta que los comentarios serán públicos y cualquier persona con acceso a internet podrá verlos. Los usuarios pueden publicar información personal propia (teniendo en cuenta que será pública) pero no la de otras personas. Los comentarios no podrán ser modificados.

Los principios seguidos para la publicación de comentarios serán:

  • Todos los comentarios que contribuyan a enriquecer el contenido y calidad de los contenidos de Revista Genética Médica serán bienvenidos. Los usuarios se comprometen a proporcionar información veraz y contrastable. Cada usuario proporcionará referencias y/o enlaces que justifiquen sus afirmaciones sobre medicina y salud, siempre que no se trate de una experiencia personal vivida por él mismo.
  • En caso de mencionar publicaciones científicas o datos específicos, se citarán las fuentes que en el comentario.
  • Sólo se aceptará la presencia de enlaces en los comentarios cuando su contenido cumpla los principios de publicación de comentarios y estén relacionados con el tema.
  • En caso de mencionar publicaciones científicas o datos específicos, se citarán las fuentes que en el comentario.
  • Sólo se aceptará la presencia de enlaces en los comentarios cuando su contenido cumpla los principios de publicación de comentarios y estén relacionados con el tema.
  • No se aceptarán comentarios difamatorios o falsos, insultos, amenazas, o ajenos al tema del que trate el artículo. En la misma línea no se aprobará la publicación de comentarios con contenido xenófobo, racista, sexista, homófobo o discriminatorio hacia cualquier religión o colectivo.
  • Los mensajes escritos al completo en mayúsculas no serán aceptados.
  • Mensajes publicitarios, o de cuestiones no relacionadas con el tema del artículo no serán aprobados para su publicación.

Si te ha gustado el artículo, suscríbete ahora de forma gratuita a la Revista Genética Médica y recíbela cada 2 semanas.

(function() { if (!window.mc4wp) { window.mc4wp = { listeners: [], forms : { on: function (event, callback) { window.mc4wp.listeners.push({ event : event, callback: callback }); } } } } })();


He leído y acepto la política de privacidad. (Recibirás Genética Médica News en PDF cada 2 semanas en tu correo, así como los números de la revista Genética Médica y Genómica. Nuestros suscriptores también reciben cualquier novedad en cuanto a nuestros programas formativos, jornadas gratuitas y eventos en el área de la Genética Médica y Genómica.)