¿Qué es la PCR?

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica de laboratorio utilizada en biología molecular que es utilizada para amplificar secuencias de ADN, este método utiliza las secuencias cortas de ADN llamados cebadores para seleccionar la parte del genoma a amplificar. La temperatura de la muestra aumenta y disminuye repetidamente (desnaturalización) para poder ayudar a la enzima de replicación del ADN a duplicar la secuencia de ADN que está siendo copiada, con ayuda de está técnica se pueden producir un billón de copias de la secuencia en estudio en un pequeño periodo de tiempo (sólo unas pocas horas).

Esta técnica fue diseñada por los bioquímicos Kary Banks Mullis y Michael Smith en la década de los 90's.

¿Para qué sirve una PCR?

La PCR es una técnica imprescindible en múltiples ámbitos, por ejemplo en bioquímica y medicina permite preparar fragmentos de ADN para su clonación en plásticos bacteriano o virus para ser utilizados como vectores en el desarrollo de las terapias génicas.

En medicina, está técnica es utilizada para poder diagnosticar enfermedades hereditarias, también se utiliza para poder identificar a los agentes patógenos.

Está técnica también ayuda en las pruebas de paternidad y en los análisis forenses de la policía científica. 

¿Cuál es el proceso de la PCR?

Para poder este procedimiento se necesitan ciertos  materiales: 

• ADN molde: Se trata del fragmento de ADN que se quiere amplificar mediante la PCR.

• Cebadores o primers: Son oligonucleotidos, secuencias cortas de ADN, que se unirán al ADN molde y sirven como un punto de inicio para comenzar la síntesis de ADN. 

• ADN polimerasa: En la PCR se pueden utilizar diferentes ADN polimerasas, obtenidas de varios organismos, sin embargo la que más se utiliza es la ADN polimerasa de la bacteria Thermus aquaticus (polimerasa Taq). La Taq polimerasa es ideal para está tecnica por su resistencia a las altas temperaturas que se utilizan en este método. 

• Termociclador: Es un aparato que regula la temperatura en cada ciclo de la PCR.

Primeramente se trata de disponer en tubo de ensayo el ADN molde, ahí se añaden los primers para la ADN polimerasa, además del ADN y de los primers, es necesario añadir al tubo de reacción los 4 tipos de desoxirribonucleótidos trifosfatos (dNTPs) que componen el ADN (dATP, dGTP, dTTP y dCTP, en una mezcla equimolar de cada uno de ellos). Por supuesto, añadiremos por último también la ADN polimerasa que, en este caso, ha de ser una polimerasa especial capaz de resistir las elevadas temperaturas a la que vamos a someter a nuestro tubo de reacción.

 Una vez tenemos todos los componentes en nuestro tubo de reacción se tiene que favorecer de alguna forma que ocurra la síntesis de ADN. Para ello, lo primero que debemos hacer es facilitar la desnaturalización del ADN. A continuación, permitir el alineamiento de los primers(apareamiento con su región complementaria) y, por último, facilitar que la polimerasa lleve a cabo la síntesis de ADN utilizando como cebadores los extremos 3´ de los primers utilizados. Así, la reacción consta de tres pasos:

1. Desnaturalización. Se consigue elevando la temperatura del tubo de reacción hasta 94^oC, durante, un minuto (este tiempo puede variar entre ½  minuto y 2 minutos).

2. Hibridación Se desciende la temperatura hasta una temperatura que puede oscilar entre 40 ^oC y 60 ^oC (dependiendo de diversos parámetros como la secuencia de los primers, su especificidad,...). La duración de este paso puede oscilar entre ½ minuto y 2 minutos. 

3. Extensión Se vuelve a aumentar la temperatura hasta los 72 ^oC y se deja actuar a la Taq polimerasa durante 1 ó 2 minutos.

Estos tres pasos constituyen un ciclo. La repetición de este ciclo unas 30 veces, dependiendo del tamaño de la muestra, todo esto,  se realiza de forma automatizada. Para ello, los tubos de reacción se introducen en el que de forma automática realiza los 30 ciclos de amplificación. 

Tipos de PCR

Existen varios tipos de PCR, el que se describió es el más sencillo, sin embargo existen muchas variaciones de está técnica que nos permiten obtener diferentes resultados.

• PCR anidada: se trata de una variante de la PCR básica que utiliza dos pares de cebadores. En un primer paso, se realiza la amplificación de una región del genoma, para después concretar más la región mediante una segunda amplificación más específica. Esta PCR se utiliza para amplificar fragmentos muy específicos del genoma.

• RT-PCR: Esta técnica convierte el ARN de una muestra en ADN. Para ello utiliza la transcriptasa inversa, una enzima utilizada por los retrovirus Se utiliza para múltiples objetivos. Por ejemplo se puede utilizar para saber si un gen se está expresando en una muestra biológica. También se utiliza para genotipar diferentes virus de ARN, como el SARS-Co-V o el VIH.

• PCR in situ: esta PCR se realiza en células o tejidos. Se utiliza para poder detectar secuencias de ADN en el interior de las células que no son detectables mediante otras técnicas.

• PCR digital: es una de las últimas generaciones en técnicas de amplificación de ADN. Está basada en la separación de cada muestra en múltiples particiones (microgotas), de forma que la reacción de amplificación se produce de forma independiente cada una de ellas.

Estos son solo algunos de los tipos de PCR más conocidos pero todavía existen más, actualmente se sigue investigando más sobre está tecnica para poder ayudar a las personas.