Hay grandes expectativas puestas en la investigación de las bases moleculares de la vida. Se espera que se desarrollen nuevos métodos de diagnóstico y terapéuticos con la investigación del genoma humano. Al mismo tiempo, la importancia del conocimiento genético producido por esta investigación para los seres humanos y su entorno de vida sigue siendo difícil de estimar.
Una de las técnicas que ha impulsado la investigación del genoma es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Desde su desarrollo en 1985, la PCR ha tenido una gran influencia en la investigación biológica y la biotecnología, dado que se puede multiplicar de forma muy rápida, el ADN proveniente de diferentes orígenes. La PCR se ha empleado para la amplificación de ADN de una amplia variedad de fuentes:
- Fragmentos de ADN de un mamut de 40.000 años de antigüedad.
- ADN de pequeñas cantidades de sangre, tejido o semen en la investigación de crímenes violentos, como homicidios y violaciones.
- El ADN de células embrionarias individuales para el diagnóstico prenatal rápido de enfermedades genéticas.
- ADN de genes virales de células infectadas con un virus que es difícil de detectar, como el VIH.
¿Por qué la reacción en cadena de la polimerasa es tan eficiente en la replicación del ADN?
Con la ayuda de la PCR, cualquier pieza de ADN se puede multiplicar rápidamente, sin la necesidad de células. El ADN se incuba junto con una ADN polimerasa termoestable en un recipiente de reacción con un suministro de nucleótidos. A esto se añaden los denominados cebadores, trozos cortos de un ADN monocatenario sintético que se unen a los lugares correctos de la molécula de ADN dada después de que ésta se haya separado por calentamiento. Por ello, la PCR tiene como ventajas:
- Rapidez.
- Confiabilidad.
- Económica.
De esta manera, al calentar y enfriar automáticamente con un termociclador, se pueden producir miles de millones de copias de un segmento de ADN particular en unas pocas horas. Esto es mucho más rápido que clonar un fragmento de ADN durante varios días produciendo un plásmido recombinante y replicándose en bacterias. Un componente particularmente importante de esta reacción es el ADN polimerasa resistente al calor, que se aisló por primera vez de un género de bacterias termorresistentes (Thermus aquaticus, de ahí la abreviatura de la enzima Taq).
Dado que las piezas de cebador se pueden usar para determinar exactamente la sección de ADN que desea multiplicar, solo pequeñas cantidades del ADN específico en el material de partida son suficientes y, además, este ADN ni siquiera tiene que purificarse particularmente. Los errores ocasionales durante las muchas replicaciones de ADN limitan el número de copias correctas que se pueden obtener con este método a partir de una sección de ADN inicial.
¿Cuáles son las aplicaciones biomédicas que tiene el estudio del genoma?
Las aplicaciones biomédicas de la PCR son enormes. Ahora que se pueden detectar cantidades muy pequeñas de ADN extraño en un ser vivo, se pueden determinar infecciones virales y bacterianas a partir de muestras de pacientes sin un cultivo de microorganismos que requiera mucho tiempo. La PCR se usa ahora, por ejemplo, para detectar infecciones por VIH.
Desde el descubrimiento de que circula una cantidad suficiente de ADN fetal en la sangre de la madre para estudiar las variaciones y la integridad del genoma fetal en una muestra, las pruebas genéticas prenatales han desempeñado un papel cada vez más importante en el diagnóstico prenatal. Un ejemplo es el cribado de mujeres embarazadas Rhesus negativas para la positividad Rhesus del embrión. Si existe el riesgo de una reacción inmunitaria grave, la madre es tratada con profilaxis anti-D. Al determinar el factor Rhesus del feto, es posible evitar la profilaxis innecesaria en el 40% de las mujeres.
La metodología también se puede usar para detectar errores genéticos que subyacen a las enfermedades hereditarias. Por lo tanto, este método, junto con la posibilidad de mutagénesis dirigida, tiene un gran potencial para la terapia génica. Sin la PCR, el Proyecto del Genoma Humano con el objetivo de determinar cada código de ADN en el genoma humano difícilmente habría sido realista. En las investigaciones policiales, la PCR puede proporcionar información crucial, ya que ahora es posible determinar el ADN de una sola gota de sangre o una célula de la raíz del cabello que se encuentra en la escena de un crimen.
El termociclador de Kalstein para la reacción en cadena de la polimerasa
Los ciclos de calentamiento y enfriamiento requeridos en la PCR, necesitan de un termociclador confiable, como el suministrado por el fabricante de equipos de Kalstein. Estos instrumentos se caracterizan por ser robustos en laboratorios que procesan gran cantidad de muestras; tiene una interfaz intuitiva que permite un fácil manejo y una tecnología de enfriamiento Peltier de última generación. Otros detalles técnicos de estos instrumentos, así como precios, compra y cotización, se pueden consultar en las siguientes páginas AQUI y AQUI.