La reacció en cadena de la polimerasa representa un procediment de la biologia molecular que duplica seccions del material genètic (àcid desoxiribonucleic, ADN). Es produeixen milions de còpies idèntiques a partir de petites quantitats d’ADN. D'aquesta manera, es disposa de quantitats suficients per a diverses investigacions.
Quina és la reacció en cadena de la polimerasa?
La reacció en cadena de la polimerasa representa un mètode de la biologia molecular que duplica seccions del material genètic (àcid desoxiribonucleic, ADN). El terme reacció en cadena de la polimerasa (PCR) descriu la reacció in vitro (llatí: al vidre) amb l’ajut d’un enzim, la polimerasa (ADN polimerasa), que condueix a la duplicació de general seqüències. El producte de la reacció és també el material de partida per a un nou cicle d'aquesta reacció. El nombre de molècules es dobla i alhora serveix de plantilla per a un nou cicle. Això es coneix com multiplicació exponencial. Té lloc al laboratori a una gran velocitat d’uns minuts, similar a una reacció en cadena. Aquest procés de laboratori imita la duplicació d'informació genètica (ADN) que es produeix en condicions naturals durant la replicació. El químic nord-americà KB Mullis és considerat el descobridor d’aquest procés. El 1983 va introduir aquest procés de síntesi d’ADN i deu anys després va rebre el premi Nobel de química.
Funció, efecte i objectius
En els organismes vius, l’ADN que hi ha cromosomes té una longitud que no es pot amplificar mitjançant PCR. En el seu lloc, s'aplica per amplificar una secció definida. Això pot ser gens, una part específica d’un general, o regions que no es transcriuen a proteïnes, és a dir, no són codificants. Aquestes seccions normalment no comprenen més de tres mil parells de bases, en comparació amb aproximadament dos mil tres mil milions de parells de bases per conjunt de cromosomes en humans. La reacció en cadena de la polimerasa requereix una cadena d’ADN de cadena simple o doble, l’estructura de la qual s’ha de conèixer almenys parcialment. A més de l’enzim, la polimerasa, s’utilitzen dos primers. Es tracta de blocs constructius de l’ADN que actuen com a punt inicial i final. Es caracteritzen per una seqüència que coincideix exactament amb la regió a amplificar. Al laboratori, la reacció en cadena de la polimerasa es realitza en un bloc de calefacció programable. Els components necessaris com la polimerasa, la imprimació, els blocs de construcció per construir la nova cadena (desoxiribonucleòsids trifosfats) i magnesi els ions s’afegeixen en una solució tampó. El programa temperatura-temps de la reacció comença amb la desnaturalització a una temperatura superior a 94 ° C. En aquest procés, l'ADN de doble cadena es divideix i està present en forma de cadena simple. En el següent pas, a uns 70 ° C, la imprimació està lligada al general seqüència i forma el punt de partida de la reacció enzimàtica. A partir d’aquí, la polimerasa sintetitza la cadena complementària. Aleshores comença un nou cicle, que consisteix de nou en els tres passos de desnaturalització, unió del cebador i síntesi de la cadena d’ADN. La reacció en cadena de la polimerasa s’utilitza en medicina forense, diagnòstic clínic i investigació clínica. En ciència forense, s’extrau l’ADN pell, saliva, cabell, semen o sang a partir d’escenes de crims i, després de l’amplificació, comparades amb mostres conegudes i utilitzades per identificar individus específics. Mitjançant aquesta empremta genètica, la paternitat també es pot aclarir amb un enfocament modificat. En l’aclariment de malalties, s’utilitza la reacció en cadena de la polimerasa per verificar els gens implicats. Algunes malalties bacterianes es poden classificar reconeixent seqüències específiques. Les malalties víriques es poden caracteritzar quan l’ADN o l’ARN viral es transforma i s’amplifica. En sang cribratge, és possible detectar hepatitis o malalties mediades pel VIH en una etapa molt primerenca. En el diagnòstic tumoral, s’utilitza per identificar cèl·lules tumorals. Això permet classificar el tumor, avaluar el curs de la malaltia i l'èxit de la malaltia teràpia i el pronòstic. En la investigació, la reacció en cadena de la polimerasa s’utilitza per identificar gens associats a diverses malalties. Per a la clonació de gens, que no és el mateix que clonar un organisme, el gen s’amplifica abans de ser transferit a altres organismes en un vector (llatí: Traveler, carrier ). Aquests poden actuar com a models per estudiar millor la malaltia o produir-los proteïnes que es pot utilitzar com les drogues.
Riscos i perills
La reacció en cadena de la polimerasa té un enorme potencial per detectar quantitats mínimes d’ADN. Per tal d’aprofitar la multitud de possibilitats i protegir-se dels errors importants, cal tenir en compte certs requisits previs i diverses fonts d’error. Només es poden amplificar seccions del material genètic la seqüència de la qual se sap almenys parcialment. Aquest mètode no pot amplificar seqüències completament desconegudes. Els productes d'una amplificació es poden visualitzar després. Si el senyal esperat no és visible, tot i que hi ha hagut la seqüència buscada, hi ha un resultat fals negatiu. Molt sovint, això és el resultat de condicions de reacció no optimitzades o mal optimitzades. Aquests s'han de determinar en funció de la seqüència objectiu. Amb aquest propòsit, es posen a prova diferents perfils de temperatura i temps, seqüències i quantitats d’imprimació, així com concentracions d’altres substàncies a la mescla de reacció. Els resultats falsos positius apareixen com a senyals que no es poden assignar al producte desitjat. Els problemes majors són causats per contaminacions amb ADN procedents de l’investigador o d’una font diferent de la que s’ha d’analitzar. L’ADN d’origen bacterià també influeix en el resultat d’una reacció en cadena de la polimerasa. Mitjançant l’ús de guants i molta cura, es poden prevenir aquests errors i es poden formular conclusions fiables sobre els productes amplificats.