La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es un proceso enzimático mediante el cual se puede duplicar una sección de ADN tantas veces como se desee. En inglés, también se habla de polymerase chain reaction, por lo que el método también se abrevia con PCR. En la actualidad, esta técnica se ha convertido en una parte de la biología molecular con mucha potencialidad, ya que, entre otras cosas, se puede usar:

• Para crear la huella dactilar genética en el menor tiempo posible.
• Cuando los investigadores no tienen suficiente ADN.
• Detección de agentes virales.
• Detección de enfermedades genéticas.
• Estudios de especies extintas cuando se dispone de poca muestra.
• Recolectar información en escenas del crimen.

Por ejemplo, una madre puede hacerse una prueba de paternidad con un tenedor usado, ya que, aunque es posible que no haya suficiente ADN para la prueba de paternidad, se puede multiplicar la poca cantidad de ADN recolectado usando PCR. Este método de laboratorio fue inventado en la década de los 80 por el químico de ADN K. Mullis, y desde entonces, su invención ha ganado gran importancia y se ha convertido en una parte indispensable de la investigación biológica. En 1993, el científico recibió el Premio Nobel de Química por esto.

¿Cómo el termociclador multiplica las cadenas de ADN?

Con la ayuda de un dispositivo, el termociclador, los científicos pueden llevar a cabo la PCR, de allí su utilidad en los laboratorios de biología molecular. La tarea más importante del dispositivo es establecer la temperatura requerida para las fases individuales de la reacción en cadena de la polimerasa. Estos producen que ocurren durante cada ciclo de la PCR son:

• Desnaturalización.
• Hibridación.
• Elongación.

En general, el ADN está presente en su estructura de doble hélice al comienzo del método de PCR. Sin embargo, para que el ADN se duplique, debe cambiar su estructura y separarse en dos cadenas individuales. De lo contrario, no se podrían acumular cebadores en el transcurso de la PCR y la polimerasa tampoco podría funcionar. Por lo tanto, el termociclador, de forma programada, produce cambios de temperatura en tiempos prefijados para que se lleven a cabo cada una de las fases.

¿Cómo ocurre cada una de las fases de la PCR?

Para desnaturalizar el ADN, los enlaces de hidrógeno por los que se conectan las cadenas individuales se escinden primero. Después de todo, en última instancia, debería haber dos cadenas de ADN individuales a las que se puedan unir posteriormente los nucleótidos complementarios. Esto significa que el termociclador calienta el ADN. 

Esto sucede durante aproximadamente medio minuto, durante el cual el ADN dentro del termociclador alcanza temperaturas de 95 grados Celsius. Como resultado, los enlaces de hidrógeno se rompen. El resultado de la desnaturalización son dos cadenas individuales de ADN con las que se puede llevar a cabo un trabajo adicional.

En la siguiente etapa, la hibridación, los dos cebadores se aplican a las hebras de ADN individuales a aproximadamente 60 grados Celsius. Los cebadores son secciones cortas de ADN que se unen a las hebras individuales. Sirven como punto de partida para la polimerasa Taq y flanquean la secuencia diana del ADN que se va a duplicar. Es importante en este caso que los cebadores sean solo complementarios a las bases respectivas de la sección de ADN. 

En la última etapa, elongación, la enzima Taq polimerasa resistente al calor se une a los cebadores. A partir de ahí, sintetiza las cadenas complementarias a las cadenas de ADN individuales. En este caso, el ADN polimerasa migra en la dirección 5-3 y recurre a las bases en la solución. Estos están unidos a la cadena de ADN de partida. Así, en total, las bases complementarias se conectan entre sí y se reproduce la doble hebra inicial.

¿Cuáles son las áreas de aplicación de la PCR?

La PCR juega un papel importante en la investigación actual. Con la ayuda de la PCR, se pueden evitar los métodos que requieren mucho tiempo para detectar los agentes causantes de infecciones, tales como el cultivo de cultivos bacterianos a partir de muestras. Por ejemplo, esto ayuda con las pruebas para el coronavirus, en las que se debe detectar una infección lo más rápido posible. Otro ejemplo sería la detección de la infección por VIH. 

También es posible detectar enfermedades hereditarias con la ayuda de la PCR. En primer lugar, las mutaciones se pueden detectar estudiando el genoma humano. Esto se usa, entre otras cosas, en el diagnóstico prenatal. Mediante PCR, se pueden detectar enfermedades genéticas en células embrionarias.

Los investigadores ya han logrado reproducir fósiles por PCR, a pesar de que la especie se había extinguido hace mucho tiempo. Para este propósito, utilizaron material genético de una especie de insecto de fósiles de ámbar y lo duplicaron. En las investigaciones policiales, la PCR es útil si solo se puede encontrar una pequeña parte del ADN en la escena del crimen. Esta sección se puede copiar tan a menudo como se desee con la PCR y luego se puede usar para una huella dactilar genética. De manera similar, la reacción en cadena de la polimerasa también puede permitir la prueba de paternidad.

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