La 'fotocopiadora de genes' cumple diez años

La más reciente revolución en los laboratorios de biología molecular cumple diez años. Es un procedimiento químico, llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que ha marcado un antes y un después. en todas. las áreas de la investigación genética, ha llevado a los hospitales el diagnóstico rápido y exacto de muchas enfermedades, ha señalado y descartado a miles de sospecholos de crímenes y ha inspirado el sueño de reconstruir dinosaurios en un parque Jurásico.La PCR es como una fotocopiadora de genes, un procedimiento químico para multiplicar infinitas. veces cualquier fragmento de material genético, que hoy día se hace automáticamente en unas máquinas con un aspecto de lo más corriente. Dentro de cuatro ' semanas, la Sociedad Americana,de Genética-Humana (ASHG), de EE UU, celebrará un simposio especial conmemorativo de la PCR.

"En 1985 nos concedieron diez minutos en la reunión anual de la ASHG para una breve charla en que presentamos en público la PCR", explica Norm Arnheim, co-director, junto con Henry,Erlich, del departamento de investigación que desarrolló, la idea de la PCR en la empresa californiana Cetus. "Randy Saik¡ se encargó de hacer aquella presentación", continúa Arnheim.

Patente y derechos

Dos años después, lo que nació como recurso para una investigación concreta había emprendido su camino imparable, hacia los laboratorios de todo el mundo. En 1991, la empresa Hoffmann La Roche pagó 300 millones de dólares a Cetus por la patente y los derechos de la PCR. En 1993, Kary Mullis, autor de la idea inicial cuando trabajaba en Cetus, recibía el Premio No bel de Química por la reacción en cadena de la polimerasa.

La idea de Mullis es tan simple que todo biólogo molecular se habrá preguntado después: "¿Cómo no se me ha ocurrido a mí?" Se trata de copiar las hebras de la doble hélice de ADN que contiene la información genética en los seres vivos, algo que hacen todas las células al dividirse y replicarse. Y el truco artificial es partir de una cantidad infima de ADN para, en sucesivos ciclos de amplificación, 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. práctica que necesite una cierta cantidad de material genético para su realización pasa por una, máquina de PCR. Cuarenta mil artículos científicos se han publicado ya sobre esta técnica o haciendo referencia a su utilización.

El recurso más popular para explicar el efecto de esta reacción en cadena es el de la aguja en el pajar: la aguja es el gen o genes específicos que se quieren localizar, por ejemplo, en una gota de sangre (el pajar), y lo que la PCR hace es producir tantas agujas idénticas que al final hay más agujas que pajas. A partir de ahí es muy fácil revelar la presencia de los genes de un virus o una bacteria en el análisis de un paciente, hacer el diagnóstico precoz de un defecto genético o multiplicar una construcción artificial de genes para poder manipularla y transferirla.

En equipo

"Mullis tuvo la idea inicial indepéndientemente, nadie le puede quitar el crédito, pero no lograba que funcionase. El no lo reconoce, pero los científicos que han revisado sus datos de entonces no encuentran evidencias de que su idea inicial funcionase" ha comentado Arnheim a EL PAÍS. "Al cabo de un año, el vicepresidente de Cetus nos pidió que entráramos en el asunto y por fin se logró. Mi opinión,, y la de casi todo el mundo, es que al final fue un- trabajo en equipo" ` ¿Buscaron esta técnica o se la encontraron por casualidad? "Estábamos trabajando en un método de diagnóstico para la anemia falciforme y teníamos problemas por la pequeña cantidad de ADN disponible", ' continúa Amheim. "La PCR fue muy beneficiosa para nuestra investigación y nos dimos cuenta de las tremendas implicaciones que tendría para el diagnóstico 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 científicos en el laboratorio hasta el punto de convertir en rutina automática multitud de procesos que antes exigían procedimientos artesanales, imprecisos y engorrosos. No sólo eso, tan revolucionaria es esta herramienta que ha abierto líneas de investigación antes inimaginables.

Cruzar el Atlántico

¿No se podía amplificar el ADN sin PCR? "En la mayoría de los casos es como si me dices que, en teoría, se puede cruzar a nado el Atlántico, cuando en realidad no es factible sin imbarco", comenta Juan Antonio García, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Fiabilidad, rapidez y sensibilidad son las tres virtudes de esta herramienta. Con tal reconocimiento unánime, cualquiera pensaría que la empresa propietaria de sus derechos de explotación Página 34 Viene de la página 33 está haciendo el negocio del siglo. Fuentes de Hoffmann La Roche afirman que todavía 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 diagnósticos médicos estandarizados, exige repetición y control sistemático en la investigación avanzada.

Puestos a buscar algún defecto en algo tan apabullantemente perfecto, los biólogos señalan 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 ingeniería genética", 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 uña polimerasa (la enzíma copiadora) que perdía su actividad al subir la temperatura para separar las dos hebras del ADN.

Mullis había 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 número de ejemplares del fragmento elegido es exponencial, pero el problema de la temperatura traía de cabeza a los pioneros de la PCR: como la polimerasa se desactivaba, tenían que añadir más en cada ronda de copia bajo estricto control de tiempo y de temperatura y los científicos tenían que estar pendientes de la reacción día y noche.

Tres años después 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 máxima temperatura del proceso, por lo que se añade 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 próximo 25 de octubre, Arnheim y Erlich dirigirán el simposio conmemorativo del décimo aniversario de la PCR, y Paul Rabinow, de la Universidad de Berkeley, dará una charla inaugural sobre el descubrimiento: Del concepto a la práctica: la realización de la PCR.