COVID-19 Una técnica alternativa a la PCR llamada Multiple Displacement Amplification (MDA), creada por Margarita Salas

Margarita Salas es bioquímica y bióloga molecular, creadora de la patente más rentable en España. Sus investigaciones permitieron a Kary B. Mullis, Nobel de Química en 1983, diseñar la conocida PCR (Polymerase Chain Reaction), una técnica llamada Reacción en Cadena de la Polimerasa, o PCR., una reacción que permite producir millones de copias de cualquier fragmento de ADN, algo esencial para genetistas, biólogos, investigadores, arqueólogos, forenses y peritos policiales, quienes trabajan cada día con muestras de ADN pero no siempre cuentan con la cantidad necesaria.
La PCR no es una prueba diagnóstica del ébola, sino una técnica que sirve para multicopiar fragmentos genéticos. Como todo el mundo sabe, el ADN y el ARN son cadenas formadas por una combinación de cuatro tipos de eslabones que pueden aparearse dos a dos como piezas de puzle, dando como resultado una cremallera con cuatro formas de dientes. Si esta cremallera se abre, algo que puede hacerse aplicando calor, tendremos dos cadenas sencillas que podremos usar como moldes para reconstruir dos cremalleras enteras. Si las abrimos de nuevo, podremos obtener cuatro. Y así sucesivamente hasta millones. La máquina no es más que un termociclador: alterna ciclos de calentamiento para separar las cadenas con otros de enfriamiento para copiarlas, un proceso que depende de añadir en el tubo los dientes sueltos y la molécula (polimerasa) que los coloca en su sitio.

Eso es todo. Queda claro así que la PCR es una fotocopiadora de genes; sirve para producir millones de copias de un fragmento genético. Y la utilidad de esto en los laboratorios es inmensa. Se puede amplificar un gen para después secuenciarlo, como se hizo en el Proyecto Genoma Humano, o para leer el genoma de un mamut congelado, o de un pedazo de hueso de neandertal. Pero como es obvio, el fragmento solo se puede amplificar si está presente, y esta es la base que permite utilizar la PCR para realizar pruebas de paternidad, identificar el ADN en la escena del crimen o diagnosticar la presencia de una firma genética en una muestra. Por ejemplo, la de un virus. Por ejemplo, la del ébola.

Es por sus enormes aplicaciones que, desde su invención en 1983, Kary Mullis, la reacción en Cadena de la Polimerasa o PCR se ha convertido en una máquina esencial en los laboratorios. Las primeras máquinas eran mastodónticas y complejas, mientras que las actuales caben en un rincón de la mesa y llevan menos botones que una fotocopiadora estándar. La idea de la PCR es, en realidad, tan simple y tan obvia, que parece una consecuencia casi natural del avance de la biología molecular, algo que debería haber surgido simultáneamente en muchos laboratorios del mundo.

Uno de los retos más importantes que Mullis solucionó fue cómo lograr que la polimerasa aguantara los ciclos de calentamiento, para lo cual se recurrió a una enzima procedente de una bacteria, Thermus aquaticus, que tolera altas temperaturas.

En cierto modo, la PCR es algo parecido a un microscopio: amplifica algo que no podemos apreciar directamente por su pequeño tamaño. El microscopio nos ofrece una imagen magnificada de algo minúsculo, mientras que la PCR produce muchas copias de ese algo para que podamos detectarlo, estudiarlo y trabajar con ello. Lo que amplifica la PCR es el ADN presente en una muestra. Para hacer copias de un ADN es necesario disponer de una enzima fotocopiadora llamada ADN polimerasa. Existen muchas de estas, cada especie tiene la suya propia, y la clave del método de Mullis fue encontrar una que hacía exactamente lo que se necesitaba. Gracias a la PCR hoy existe la genómica; por ejemplo, pudo secuenciarse el genoma humano.

En 1989, pocos años después de que Mullis inventara la PCR (1983), Margarita Salas y sus colaboradores descubrieron una nueva ADN polimerasa en el fago Φ29. Un fago es el diminutivo de un virus bacteriófago, llamado así porque infecta a las bacterias, no a otras especies como nosotros. Los fagos son seres (si vivos o no, es una eterna polémica en biología) muy simples y es sencillo trabajar con ellos en el laboratorio. Y en cuanto a esto, Φ, es la letra griega Phi (“fi“).

La ADN polimerasa del Φ29 resultó tener unas propiedades muy interesantes. Con el tiempo llegó a utilizarse para desarrollar una técnica alternativa a la PCR llamada Multiple Displacement Amplification (MDA), o Amplificación por Desplazamiento Múltiple. La MDA hace básicamente lo mismo que la PCR, pero tiene ciertas ventajas frente a algún inconveniente.

Entre las primeras, produce cadenas de ADN más largas con menos errores, por lo que es especialmente apropiada para muestras muy escasas –como el ADN de una sola célula– donde interesa amplificar fragmentos largos sin errores –por ejemplo, genes humanos donde puede haber una mutación de una sola letra del ADN–. Entre los segundos, cuando en una muestra hay dos versiones del mismo ADN ligeramente diferentes –por ejemplo, las dos copias de un gen que hemos recibido de papá y mamá–, la polimerasa del Φ29 tiene una molesta tendencia a amplificar una de ellas y olvidarse de la otra.

En los últimos años, la MDA se ha convertido en una verdadera alternativa a la PCR, utilizándose extensamente para amplificar y leer genomas completos, incluso de una sola célula. Entre sus usos destacan la detección de mutaciones causantes de enfermedades genéticas o las pruebas forenses de ADN; lo que hace el CSI. Pero no olvidemos que frente a estos usos más populares, las técnicas de amplificación de ADN son lo que hoy sostiene toda la investigación en genética y biología molecular en todo el mundo; siempre que oigan o lean sobre un nuevo avance biomédico, casi seguro que se ha podido llegar a él gracias al uso intensivo de las técnicas de amplificación de ADN.

Hoy una máquina de PCR se utiliza para tantos fines distintos que se han convertido en una herramienta esencial. Las hay de muchos formatos, tamaños y precios. No todas sirven para hacer test de diagnóstico genético del virus SARS-CoV-2 de la COVID-19. Pero muchas de ellas sí. En algunos países, las autoridades han recolectado las máquinas de PCR válidas para llevarlas a grandes centros de diagnóstico, o incluso han implementado los medios necesarios para que laboratorios académicos de investigación puedan realizar test y ayudar al esfuerzo colectivo.

Se requieren kits de reactivos precisos que son escasos

El procedimiento normal para un test de PCR comienza recogiendo una muestra nasofaríngea de la garganta del paciente con un bastoncillo de algodón y conservándola en un líquido llamado Universal Transport Medium (UTM), que la mantiene durante la manipulación y el transporte. Después, esa muestra debe procesarse en el laboratorio para extraer el ARN del virus mediante un reactivo especial. Tanto el UTM como la solución de extracción de ARN son hoy más preciados que el oro.

Los autores del nuevo estudio se preguntaron: ¿y si prescindimos de todo esto? Para ello, eligieron un grupo de pacientes con diagnóstico positivo previo de covid, les tomaron las muestras por el procedimiento habitual, y las guardaron en seco, eliminando el UTM. A continuación, ya en el laboratorio, introdujeron estos algodones secos en una solución simple llamada buffer Tris-EDTA (TE), que es a los laboratorios como la cerveza a los bares. Sin extracción de ARN. Y por último, testaron el fluido de las muestras en TE con una máquina de PCR estándar. Y funciona.

Por supuesto, advierten que se trata de resultados preliminares, y que “se necesita más investigación con un tamaño mayor de muestra y con la variación de otros parámetros”. Pero con esto se abre la vía para eliminar otro de los grandes obstáculos para poner a trabajar recursos preciosos que tenemos, tanto técnicos como humanos, y que se están desperdiciando.