Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)

Descripción General

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR, Polymerase Chain Reaction) es una técnica de biología molecular que se utiliza en el laboratorio para amplificar determinadas secuencias de ADN. En unas horas, es posible hacer millones copias de un segmento específico para estudiarlo detalladamente.

La PCR es una prueba de alta sensibilidad que permite estudiar el ADN de una fuente mínima, incluso de organismos unicelulares. Gracias a esta particularidad, es útil para hacer diagnósticos clínicos, en especial de infecciones, llevar a cabo estudios forenses o desarrollar investigaciones genéticas que permiten, entre otras cosas, la detección de cambios genéticos derivados de enfermedades hereditarias.

Kary Banks Mullis recibió el premio nobel de química en 1993 por el desarrollo de la PCR debido a que supuso uno de los avances científicos más importantes del siglo XX.

¿Cuándo está indicada?

La PCR se utiliza en medicina para cuestiones muy diversas:

• Diagnóstico, estudio y monitorización de múltiples patologías, como:
  • Infecciones víricas: gripe, COVID, virus respiratorio sincicial (VRS), adenovirus, VIH, virus del papiloma humano (VPH), enfermedades de transmisión sexual.
  • Traumatismos/quemaduras: Para detectar infecciones, patógenos y otros organismos infecciosos que puedan surgir como complicación en pacientes con traumatismos o quemaduras.
  • Enfermedades crónicas: lupus, artritis reumatoide, enfermedad inflamatoria intestinal.
  • Algunos tipos de cáncer.
  • Afecciones hereditarias.
  • Mutaciones genéticas.
• Análisis forenses: la PCR permite amplificar muestras de ADN, por mínimas que sean, para crear un perfil genético que sirva para identificar a una víctima, vincular o descartar sospechosos de un crimen o llevar a cabo pruebas de paternidad.
• Estudios genéticos.
• Desarrollo de vacunas: la PCR se utiliza para analizar el material genético de un agente patógeno e identificar las secuencias que codifican las proteínas bacterianas o víricas. Es especialmente útil en las vacunas de ARN mensajero (ARNm).

¿Cómo se realiza?

Las pruebas PCR constan de dos procedimientos principales. En primer lugar, se toma una muestra de fluido:

• Sangre: se extrae de una vena periférica, normalmente del brazo, del mismo modo en que se hace para un análisis rutinario.
• Saliva: se frota el interior de las mejillas con un hisopo.
• Moco: se introduce un bastoncillo por la fosa nasal hasta la nasofaringe.
• Orina: el propio paciente recolecta la micción en un frasco estéril.
• Líquido cefalorraquídeo: se practica una punción lumbar, en la que se introduce una aguja fina entre dos vértebras de la parte baja de la espalda para absorber una pequeña cantidad del líquido que rodea la médula.

Una vez que la muestra llega al laboratorio, se hace el estudio, que puede ser de distintos tipos dependiendo de la forma en que se haga y de los equipos que se utilicen:

• PCR estándar: es la más sencilla y, al mismo tiempo, la más eficiente para amplificar los segmentos de ADN. Se utilizan dos cebadores (primers), que son fragmentos cortos de ADN sintético de una sola hebra, para aislar una fracción específica y amplificarla mediante tres pasos:
  • Desnaturalización: se calienta a más de 95°C para romper los puentes de hidrógeno que unen las dos hebras de ADN.
  • Hibridación: se enfría hasta los 50-65°C para favorecer que los cebadores se unan a las secuencias separadas, que se utilizan de molde.
  • Extensión: vuelve a elevarse la temperatura a unos 72°C para propiciar que la enzima Taq polimerasa se una al cebador y sintetice una nueva hebra de ADN complementaria.

Este procedimiento se repite entre 20 y 40 veces para duplicar la secuencia de ADN original las veces que sea necesario.

• PCR en tiempo real (qPCR): proporciona información cuantitativa en tiempo real mediante el uso de fluorescencia a medida que se amplifica, algo especialmente útil para conocer la carga viral o la expresión génica (proceso que utilizan las células para producir moléculas mediante la interpretación del código genético presente en el ADN), entre otros aspectos.
• PCR de transcripción reversa (RT-PCR): se utiliza la enzima transcriptasa inversa para convertir el ARN en ADN complementario (ADNc) y, después, ampliarlo. Es especialmente útil para detectar virus de ARN y hacer estudios de expresión génica.
• PCR en tiempo real de transcripción reversa (RT-qPCR): permite la cuantificación en tiempo real de ARN convertido en ADNc. Suele emplearse en virología y estudios de expresión génica.
• PCR multiplex: se amplifican y seleccionan varias secuencias de ADN en una única reacción, con diversos juegos de primers. Sirve para detectar patógenos múltiples y hacer estudios de genotipado.
• PCR anidada: es más sensible y específica. Se emplean dos conjuntos de cebadores y dos reacciones en cadena de la polimerasa sucesivas. Primero, se hibrida el primer conjunto de cebadores con las regiones de ADN que están antes de la fracción seleccionada (aguas arriba). Este resultado sirve de plantilla en la segunda fase de PCR.
• PCR de punto final (end-point PCR): es la versión más simple que no ofrece datos cuantitativos, pero sirve para verificar si una fracción de ADN está presente o no.

Riesgos

El desarrollo de una PCR en el laboratorio no supone ningún riesgo para la salud del paciente. Sin embargo, el momento de la toma de muestra puede causar, aunque no es frecuente, algunos efectos secundarios, como:

• Extracción de sangre: hematomas, sangrado o desmayo.
• Punción lumbar: dolor de cabeza, molestias en la zona de la punción, sangrado y, en raras ocasiones, infección o daño neurológico.
• Toma de moco: rinorrea, dolor de cabeza o hemorragia nasal.

Qué esperar de una PCR

El paciente solo está presente durante la toma de muestras que, al ser diferente para cada caso, supone una experiencia distinta:

• Extracción de sangre: el paciente deberá sentarse en una silla con el brazo estirado y apretar el puño en los momentos previos a la extracción. Solamente se siente un leve pinchazo cuando se inserta la aguja en la vena, pero remite al poco tiempo. Para reducir el riesgo de hematomas, se recomienda presionar el lugar de la punción durante unos minutos, sin doblar el brazo.
• Punción lumbar: el paciente se tumba en una camilla de lado con las rodillas dobladas hacia el pecho o se sienta ligeramente inclinado hacia delante. En el momento en que se introduce la aguja, debe permanecer completamente quieto. No es un procedimiento doloroso porque se realiza con anestesia local, pero se suele sentir una presión cuando la aguja accede entre las vértebras. Conviene hacer reposo durante el resto del día para evitar los dolores de cabeza.
• Toma de moco: normalmente, el paciente se sienta, aunque puede permanecer de pie, con la cabeza inclinada ligeramente hacia atrás. Es normal sentir incomodidad, que no llega a ser dolor, cosquilleo, tos, lagrimeo y, a veces, náuseas. Estas sensaciones desaparecen cuando se extrae el hisopo.
• Toma de saliva: solamente es necesario abrir levemente la boca y, en ocasiones, generar saliva si las muestras que se toman al principio no son suficientes.
• Toma de orina: el paciente la recoge en casa y debe llevarla al laboratorio.

El tiempo que tardan los resultados de una PCR varían dependiendo del tipo de muestra que se tome y del procedimiento utilizado en el laboratorio. Por norma general, es el siguiente:

• Moco nasofaríngeo: entre 2 y 6 horas.
• Saliva: entre 2 y 8 horas.
• Orina: entre 4 y 8 horas.
• Sangre: entre 4 y 12 horas.
• Líquido cefalorraquídeo: entre 1 y 4 horas.

Especialidades en las que se solicita la PCR

La PCR es una prueba habitual en las especialidades de Genética, Microbiología y Parasitología, Oncología médica y enfermedades infecciosasEnfermedades infecciosasEnfermedades infecciosas que puede solicitarse por parte de otros especialistas según las circunstancias.