La 'fotocopiadora de genes' cumple diez a?os

La m¨¢s reciente revoluci¨®n en los laboratorios de biolog¨ªa molecular cumple diez a?os. Es un procedimiento qu¨ªmico, llamado reacci¨®n en cadena de la polimerasa (PCR), que ha marcado un antes y un despu¨¦s. en todas. las ¨¢reas de la investigaci¨®n gen¨¦tica, ha llevado a los hospitales el diagn¨®stico r¨¢pido y exacto de muchas enfermedades, ha se?alado y descartado a miles de sospecholos de cr¨ªmenes y ha inspirado el sue?o de reconstruir dinosaurios en un parque Jur¨¢sico.La PCR es como una fotocopiadora de genes, un procedimiento qu¨ªmico para multiplicar infinitas. veces cualquier fragmento de material gen¨¦tico, que hoy d¨ªa se hace autom¨¢ticamente en unas m¨¢quinas con un aspecto de lo m¨¢s corriente. Dentro de cuatro ' semanas, la Sociedad Americana,de Gen¨¦tica-Humana (ASHG), de EE UU, celebrar¨¢ un simposio especial conmemorativo de la PCR.

"En 1985 nos concedieron diez minutos en la reuni¨®n anual de la ASHG para una breve charla en que presentamos en p¨²blico la PCR", explica Norm Arnheim, co-director, junto con Henry,Erlich, del departamento de investigaci¨®n que desarroll¨®, la idea de la PCR en la empresa californiana Cetus. "Randy Saik? se encarg¨® de hacer aquella presentaci¨®n", contin¨²a Arnheim.

Patente y derechos

Dos a?os despu¨¦s, lo que naci¨® como recurso para una investigaci¨®n concreta hab¨ªa emprendido su camino imparable, hacia los laboratorios de todo el mundo. En 1991, la empresa Hoffmann La Roche pag¨® 300 millones de d¨®lares a Cetus por la patente y los derechos de la PCR. En 1993, Kary Mullis, autor de la idea inicial cuando trabajaba en Cetus, recib¨ªa el Premio No bel de Qu¨ªmica por la reacci¨®n en cadena de la polimerasa.

La idea de Mullis es tan simple que todo bi¨®logo molecular se habr¨¢ preguntado despu¨¦s: "?C¨®mo no se me ha ocurrido a m¨ª?" Se trata de copiar las hebras de la doble h¨¦lice de ADN que contiene la informaci¨®n gen¨¦tica en los seres vivos, algo que hacen todas las c¨¦lulas al dividirse y replicarse. Y el truco artificial es partir de una cantidad infima de ADN para, en sucesivos ciclos de amplificaci¨®n, aumentar su cantidad, exponencialmente: en el primer ciclo se obtienen dos copias, en el segundo, cuatro, luego ocho, 6, 32, 64, 128... al cabo de 30 ciclos hay en el tubo de ensayo mil millones de copias del fragmento inicial del ADN. Todo experimento o. pr¨¢ctica que necesite una cierta cantidad de material gen¨¦tico para su realizaci¨®n pasa por una, m¨¢quina de PCR. Cuarenta mil art¨ªculos cient¨ªficos se han publicado ya sobre esta t¨¦cnica o haciendo referencia a su utilizaci¨®n.

El recurso m¨¢s popular para explicar el efecto de esta reacci¨®n en cadena es el de la aguja en el pajar: la aguja es el gen o genes espec¨ªficos que se quieren localizar, por ejemplo, en una gota de sangre (el pajar), y lo que la PCR hace es producir tantas agujas id¨¦nticas que al final hay m¨¢s agujas que pajas. A partir de ah¨ª es muy f¨¢cil revelar la presencia de los genes de un virus o una bacteria en el an¨¢lisis de un paciente, hacer el diagn¨®stico precoz de un defecto gen¨¦tico o multiplicar una construcci¨®n artificial de genes para poder manipularla y transferirla.

En equipo

"Mullis tuvo la idea inicial indep¨¦ndientemente, nadie le puede quitar el cr¨¦dito, pero no lograba que funcionase. El no lo reconoce, pero los cient¨ªficos que han revisado sus datos de entonces no encuentran evidencias de que su idea inicial funcionase" ha comentado Arnheim a EL PA?S. "Al cabo de un a?o, el vicepresidente de Cetus nos pidi¨® que entr¨¢ramos en el asunto y por fin se logr¨®. Mi opini¨®n,, y la de casi todo el mundo, es que al final fue un- trabajo en equipo" ` ?Buscaron esta t¨¦cnica o se la encontraron por casualidad? "Est¨¢bamos trabajando en un m¨¦todo de diagn¨®stico para la anemia falciforme y ten¨ªamos problemas por la peque?a cantidad de ADN disponible", ' contin¨²a Amheim. "La PCR fue muy beneficiosa para nuestra investigaci¨®n y nos dimos cuenta de las tremendas implicaciones que tendr¨ªa para el diagn¨®stico de enfermedades, pero no creo que nadie se diera cuenta entonces de lo que iba a llegar a suponer".

Lo que ha supuesto la PCR es facilitar la vida a los cient¨ªficos en el laboratorio hasta el punto de convertir en rutina autom¨¢tica multitud de procesos que antes exig¨ªan procedimientos artesanales, imprecisos y engorrosos. No s¨®lo eso, tan revolucionaria es esta herramienta que ha abierto l¨ªneas de investigaci¨®n antes inimaginables.

Cruzar el Atl¨¢ntico

?No se pod¨ªa amplificar el ADN sin PCR? "En la mayor¨ªa de los casos es como si me dices que, en teor¨ªa, se puede cruzar a nado el Atl¨¢ntico, cuando en realidad no es factible sin imbarco", comenta Juan Antonio Garc¨ªa, investigador del Centro Nacional de Biotecnolog¨ªa (CNB). Fiabilidad, rapidez y sensibilidad son las tres virtudes de esta herramienta. Con tal reconocimiento un¨¢nime, cualquiera pensar¨ªa que la empresa propietaria de sus derechos de explotaci¨®n P¨¢gina 34 Viene de la p¨¢gina 33 est¨¢ haciendo el negocio del siglo. Fuentes de Hoffmann La Roche afirman que todav¨ªa no, que hasta ahora ha habido que dedicar los beneficios a desarrollar y poner a punto las aplicaciones para comercializar aquella idea de Mullis, y que hasta 1996 no se espera que la PCR empiece a ser rentable.

Tan eficaz es la PCR haciendo copias que a menudo confunde en sus resultados al investigador poco cuidadoso, porque tan capaz es de multiplicar el trozo clave de ADN que se pretende en el experimento como un fragmento contaminante. Este peligro, controlado en los diagn¨®sticos m¨¦dicos estandarizados, exige repetici¨®n y control sistem¨¢tico en la investigaci¨®n avanzada.

Puestos a buscar alg¨²n defecto en algo tan apabullantemente perfecto, los bi¨®logos se?alan que la PCR de vez en cuando comete un error de copia. "El esfuerzo actual en el desarrollo de la PCR se dirige a reducir estos errores, con nuevas polimerasas constTuidas por ingenier¨ªa gen¨¦tica", explica Luis Enjuanes, del CNB.

Alta temperatura

En sus primeros pasos, el proceso de la PCR no era ,tan sencillo como ahora, porque se utilizaba u?a polimerasa (la enz¨ªma copiadora) que perd¨ªa su actividad al subir la temperatura para separar las dos hebras del ADN.

Mullis hab¨ªa tenido, una idea sensacional al utilizar las dos hebras resultantes de cada ciclo de copia como moldes para el ciclo siguiente, de manera que el crecimiento del n¨²mero de ejemplares del fragmento elegido es exponencial, pero el problema de la temperatura tra¨ªa de cabeza a los pioneros de la PCR: como la polimerasa se desactivaba, ten¨ªan que a?adir m¨¢s en cada ronda de copia bajo estricto control de tiempo y de temperatura y los cient¨ªficos ten¨ªan que estar pendientes de la reacci¨®n d¨ªa y noche.

Tres a?os despu¨¦s se hizo una mejora fundamental al utilizar la enzima polimerasa de una bacteria resistente al calor, la Thermophilus aquaticus. Esta Taq polimerasa no se desactiva en el punto de m¨¢xima temperatura del proceso, por lo que se a?ade a la muestra al principio y resiste todos los ciclos de copia. Las maquinas se encargan de ejecutar con exactitud y rapidez los ciclos de calentamiento y enfriamiento de la PCR.

El pr¨®ximo 25 de octubre, Arnheim y Erlich dirigir¨¢n el simposio conmemorativo del d¨¦cimo aniversario de la PCR, y Paul Rabinow, de la Universidad de Berkeley, dar¨¢ una charla inaugural sobre el descubrimiento: Del concepto a la pr¨¢ctica: la realizaci¨®n de la PCR.