¿En qué se diferencia la PCR del Tarot?

A primera vista, la respuesta a esta pregunta puede parecer demasiado obvia. Sin embargo, las importantes carencias en formación científica básica de la que adolece nuestra sociedad hacen que no sea tan evidente para buena parte de la población. Como decía Arthur C. Clark, “Cualquier tecnología suficientemente avanzada es indistinguible de la magia”.

Este desconocimiento justifica, al menos en gran parte, la inclinación hacia explicaciones fantásticas, mágicas o espirituales para hechos y procesos de los cuales la ciencia tiene profundos conocimientos. Si no entendemos la relatividad, sus explicaciones no nos resultarán más convincentes que aquellas que aseguran que una fuerza universal conecta todos los seres vivos del universo.

El asunto que hoy nos ocupa es un buen ejemplo de esto. El denominado PCR ha pasado de ser un completo desconocido para la población en general a ocupar las portadas de todo tipo de informativos, convirtiéndose en un término común en muy pocas semanas. Ahora bien, esta popularización del término no se ha visto acompañada con una comprensión del proceso, con una información veraz sobre su funcionamiento, fiabilidad y significado.

Así se explica que se puedan encontrar estos días afirmaciones tan peregrinas como que el PCR tiene muy baja especificidad y solamente demuestra que hay algún tipo de infección, pero sin poder determinar el organismo responsable; que la tasa de falsos negativos y falsos positivos es tan elevada que no podemos fiarnos de los resultados o, en el extremo contrario, que un PCR negativo te da seguridad para ir a trabajar o a un cumpleaños sin riesgo de contagiar a nadie.

Es decir, para buena parte de la ciudadanía, el resultado de una prueba PCR no se diferencia demasiado del conjunto de cartas que nos muestra una sesión de Tarot. La consecuencia final y nefasta de todo esto es que se reducen ambos procesos al nivel de “creencia”, pudiendo así “elegir libremente” entre creer en el Colegio Oficial de Médicos o en Aramis Fuster.

Insistiremos, una vez más, en que la diferencia consiste en que la ciencia no es un sistema de creencias, sino una forma de adquirir conocimiento para poder explicar la realidad mediante la razón.  Una forma de conocimiento contrastable y que produce resultados repetibles. Como ejemplo, si una persona se realiza tres PCR simultáneos, con una probabilidad muy alta obtendrá el mismo resultado en los tres. Por el contrario, si a la misma persona le echan las cartas tres tarotistas también simultáneamente, con casi total seguridad obtendrá resultados diferentes.

Esto se debe a que el proceso de funcionamiento de una PCR lo conocemos, mientras que en las cartas del Tarot creemos, sin ningún tipo de conocimiento ni de prueba de su efectividad.

 La Reacción en Cadena de la Polimerasa

El término PCR no es más que las siglas de una reacción enzimática: Polymerase Chain Reaction o Reacción en Cadena de la Polimerasa en castellano. Se trata de una técnica que se lleva empleando desde hace décadas en investigaciones de todo tipo, no solamente médicas.

Básicamente, se trata de un sistema para poder detectar un fragmento específico de material genético. Este puede ser de un patógeno, pero también puede tratarse, por ejemplo, de un fragmento de ADN de un sospechoso que se pretende encontrar en la escena de un crimen, un gen que se está utilizando en un estudio evolutivo para conocer su presencia en distintos organismos o el grado de hibridación entre varias especies.

Así pues, desde su desarrollo en los años 80 del pasado siglo, es una técnica que viene empleándose en muchísimos laboratorios de hospitales, centros de investigación y universidades que trabajan en diagnóstico de enferemedades, biología molecular, microbiología, biología forense, biología evolutiva y ecología entre otros ámbitos.

El material genético como carné de identidad

El material genético, ya sea ADN o ARN, constituye el libro de instrucciones para el desarrollo de cualquier organismo, incluso los que se encuentran en la frontera de la vida como los virus.

El ADN y ARN son ácidos nucleicos, largas cadenas formadas por unas pequeñas unidades llamadas nucleótidos, que están compuestas a su vez por una molécula de ácido fosfórico, un azúcar y una molécula cíclica con dos o más nitrógenos llamada base nigrogenada.

El azúcar puede ser de dos tipos: ribosa o desoxirribosa. En una misma cadena solo existe un tipo de azúcar, si se trata de ribosa sería una cadena de ácido ribonucleico (ARN) y si es desoxirribosa, acido desoxirribonucleico (ADN).

Las dos cadenas de nucleótidos que componen el ADN

La base nitrogenada puede, sin embargo, ser de cuatro tipos: Adenina, Citosina, Guanina o Timina en el ADN o Adenina, Citosina, Guanina o Uracilo en el ARN. Para abreviar, las representamos como A, C, G, T y U, respectivamente.

De esta forma, una cadena de ácido nucleico (ADN o ARN) es una especie de collar de cuentas, donde cada cuenta o nucleótido puede llevar una de las cuatro bases nitrogenadas mencionadas. Si ignoramos el azúcar y el ácido fosfórico, que son iguales en todos los nucleótidos de la cadena y representamos cada nucleótido con la letra de su base nitrogenada, podemos esquematizar una secuencia de ADN mediante esta secuencia de letras, del tipo:

A-C-C-G-A-T-T-C-G-A

Que nos indicaría que se trata de un fragmento de ADN compuesto por diez nucleóticos que portan, por orden, una adenina, dos citosinas, una guanina, una adenina, dos timinas, una citosina, una guanina y una adenina. Por supuesto, existe un consenso sobre la dirección en la que se “lee” la cadena.

Pues bien, esta secuencia de letras, que no deja de ser más que una secuencia de moléculas, es la que contiene la información para sintetizar todas las proteínas que formarán parte del organismo que porta la información genética y por eso la conocemos como código genético. El código se lee de tres en tres bases nitrogenadas, así, cada grupo de tres “letras” se denomina codón, y codifica para un aminoácido, los elementos básicos de las proteínas. El proceso es demasiado largo para resumirlo aquí, pero básicamente consiste en un mecanismo intracelular por el cual, dependiendo de la secuencia de bases nitrogenadas (letras), se sintetiza una molécula con una función específica, generalmente una proteína, pero también pude ser un ARN. Al fragmento de ADN que codifica esa molécula se le denomina “gen”.

De esta forma, si un organismo tiene una proteína o un conjunto de proteínas único, es porque tiene una conformación genética única. Esto ocurre a nivel de especie, pudiendo detectar diferencias entre el ADN de linajes diferentes, pero también entre individuos.

De esta forma, existen regiones que pueden ser utilizadas como identificadores de especie o incluso de organismos individuales.

 La PCR acude al auxilio de los investigadores

Llegados a este punto, parece muy fácil resolver cualquier crimen, detectar cualquier virus en una persona o en una superficie o saber si un individuo va a sufrir Alzheimer o Parkinson en un futuro.

Nada más lejos de la realidad, por dos motivos fundamentales: en primer lugar, necesitamos comprender el significado de la secuencia genética, es decir, necesitamos saber qué tenemos que buscar. Ese es el motivo por el que, en la COVID19, prácticamente lo primero a lo que se lanzaron los laboratorios fue a secuenciar el genoma del virus. De esta forma, se pudieron identificar los sectores específicos que podrán usarse para identificarlo.

Una vez conocido lo que tenemos que buscar, existen varias técnicas (cromatografía, fluorescencia, etc.) para identificar en una muestra el fragmento de ADN que nos interesa.

El problema, y este el segundo motivo que dificulta la identificación, es que necesitamos una gran cantidad de copias de ADN para que funcionen, tanto la secuenciación, como la posterior identificación. Es decir, no tenemos la tecnología necesaria para identificar a partir de unos pocos fragmentos de ADN.

Y aquí es donde interviene la PCR, que consiste, básicamente en producir millones o miles de millones de copias de la región específica de ADN que nos interese. Para ello, se utiliza una encima (ADN-polimerasa) que sintetiza nuevas cadenas de ADN a partir de la cadena original o cadena molde. Recordemos que algunos virus, como el SARS-CoV2, tienen ARN en lugar de ADN, por lo que en estos casos es necesaria una fase previa: copiarlo en ADN. Para ello, se utiliza otra enzima, la transcriptasa inversa, que es capaz de obtener ADN de doble cadena a partir del ARN monocatenario del virus. En este caso, se denomina RT-PCR.

Proceso esquematizado de la PCR

Una vez que disponemos del ADN, los investigadores pueden establecer la cadena concreta que desean copiar mediante el empleo de unas cortas secuencias de nucleótidos específicas, denominadas “cebadores”, éstos se diseñan para que sean complementarios al principio y el final de la secuencia de ADN a copiar. A continuación, la ADN-polimerasa copia la región marcada partiendo de los cebadores y utilizando la hebra simple de ADN como molde. Este proceso se repite cíclicamente varias decenas de veces en un PCR típico que puede durar unas pocas horas y obtenerse miles de millones de copias del fragmento de ADN. Esto es así porque no solo se utiliza como molde la secuencia original, sino que cada una de las nuevas copias son utilizadas como molde en el siguiente ciclo, de forma que en cada uno se sintetizan el doble de cadenas que en el anterior.

 

Comprobando el ADN obtenido

Supongamos que queremos saber si un virus está presente en un ser humano; por ejemplo, el SARS-CoV2. Conocemos la secuencia específica que deseamos buscar, y que es exclusiva del virus. Si la encontramos significa que el virus está presente, si no la encontramos, el virus no se encuentra en esa zona del organismo.

Lo primero que debemos hacer entonces es recoger una muestra de una región en la que, de existir infección, es más probable que se encuentre el virus. En el caso de la COVID19, suele obtenerse una muestra mediante frotis de la región nasofaríngea mediante la introducción de un hisopo por la nariz.

Esta muestra se purifica para obtener el ácido nucleico presente, que consistirá en ADN humano, de otros microorganismos y el ARN del SARS-CoV2 si está presente.

La muestra purificada se somete al proceso de RT-PCR descrito. En caso de que la muestra contuviera ARN del virus, se habrá producido la reacción, y tendremos millones de copias del fragmento de material genético “testigo” que podremos detectar por electroforesis. En el caso de que no existiera, a pesar de haber incorporado todos los reactivos, no habrá tenido lugar la reacción en cadena, por lo que no tendremos esas copias del ADN retrotranscrito del virus y por lo tanto, seguirán siendo indetectables.

En el caso del SARS-CoV2 se utiliza una técnica denominada PCR en tiempo real que además del proceso descrito, añade un marcador fluorescente a la copia de la secuencia diana. Si la secuencia vírica existe, en cada ciclo de PCR aumenta la concentración de material fluorescente, lo cual pude ser detectado directamente, sin necesidad de realizar un análisis electroforético al final.

Cuatro ciclos de amplificación en una PCR. Al final, a partir de una única cadena se obtiene un  gran número de copias del fragmento delimitado por los cebadores (primers)

Solo lo que hay, no lo que hubo ni lo que habrá

Como puede verse, la PCR solamente detecta la presencia del material genético. Por ello, si estamos buscando una infección, esta técnica solo nos dirá si el agente patógeno o su material genético está presente en ese momento en el lugar de la toma. Es decir, no detectará si el individuo ha pasado la enfermedad o no (para ello existen otras pruebas, como los test de anticuerpos).

Un poquito más útil que el Tarot

La PCR tiene varias ventajas que se pueden comprender perfectamente con lo que hemos explicado más arriba:  es un método relativamente sencillo y rápido, que no requiere de equipos muy sofisticados y no es demasiado caro; posee una gran especificidad, dado que se dirige a un fragmento de ADN característico de lo que buscamos y puede realizarse a partir de cantidades muy pequeñas de ADN.

Sin embargo, como cualquier proceso, la PCR también presenta alguna desventaja, como la necesidad de conocer previamente la cadena de ADN a amplificar, una imposibilidad de copiar fragmentos de ADN demasiado largos o el porcentaje de errores en la replicación de ADN, al no disponer de los mecanismos reparadores que posee la célula.

 

Falsos positivos y falsos negativos en la COVID-19

Además de las limitaciones, la técnica de la PCR no está exenta de errores, bien durante la recogida y transporte de la muestra o durante el propio proceso en el laboratorio, pueden producirse distintos problemas que arrojen un resultado falso.

En este sentido, llamamos “falso negativo” a un paciente infectado con o sin síntomas, que ha dado negativo en la PCR. Por el contrario, un “falso positivo” sería un paciente sano cuya PCR ha arrojado un resultado positivo.

Introducción de un hisopo para realizar un frotis nasofaríngeo

En el caso de los falsos negativos, suelen ocurrir principalmente en el período de obtención, transporte y manipulación de la muestra, bien porque se recogió en un momento en el que la carga vírica en la zona de la muestra era inexistente, bien por degradación del ARN durante el proceso. En el caso de los falsos positivos, mucho más improbables, suele ser por un error en el protocolo de análisis, especialmente por contaminación de la muestra o de los aparatos con restos de otras muestras positivas; como hemos comentado más arriba, la especificidad de la PCR ronda el 100%, es decir, no se producen positivos por la presencia de otros virus diferentes en el paciente.

Esto podría ser utilizado por nuestros amigos esotéricos como argumento para indicar que los métodos científicos también fallan, al igual que algunas predicciones del Tarot. Sin embargo, existe una diferencia fundamental: nosotros conocemos el porcentaje de fallos de una técnica como la PCR, lo llamamos “sensibilidad de la prueba” y al conocer el error, podemos manejarlo.

Los falsos positivos son muy improbables, y suelen darse en masa por un problema en el proceso de análisis, lo que facilita su detección como ocurrió el 26 de agosto en Sestao (Vizcaya), donde se comunicaron 31 falsos positivos por un error técnico. Rara vez puede ocurrir que un individuo haya superado la infección recientemente y se mantengan en su organismo restos del material genético del virus. Además, con tan baja frecuencia, epidemiológicamente no son muy importantes, dado que a pesar de suponer un gasto extra (vigilancia, rastreo, análisis a contactos, etc.) y una evidente incomodidad y alarma en el paciente, no representar un problema de salud pública, dado que solamente provoca un exceso de medidas preventivas.

Cola para la realización de pruebas diagnósticas para la COVID19 en Sabadell

Los falsos negativos son más frecuentes, principalmente por los motivos aducidos con anterioridad: momento y lugar de recogida de la muestra, degradación del material genético en el proceso o reactivos en mal estado (lo menos frecuente). Aunque las cifras varían bastante según el estudio que se maneje, podemos hablar de una sensibilidad media del 75% (60-90%).

Esto significa que, si hay 10.000 personas contagiadas a las que se les hace una PCR diagnóstica, y suponiendo la máxima sensibilidad por una correcta toma y manipulación de la muestra, detectaremos en torno a 9.000, “escapándose” sobre los 1.000 positivos sin detectar.

Esto lleva a que la PCR sea más útil para detectar positivos que para descartarlos. Para esto último, es aconsejable combinarlo con otras pruebas para minimizar la tasa de error.

 

Conclusiones: ni es inútil ni es la panacea

Como podemos ver, el argumento negacionista de que la PCR arroja un número de positivos más elevado que el real, lo que utilizan para negar la existencia de rebrotes y afirmar que la pandemia no existe, es totalmente falso. Muy al contrario, empleando únicamente PCR se nos están escapando casos con total seguridad, en un porcentaje que es más importante a medida que aumenta la tasa de infectados.

Y precisamente este último punto desmonta otra creencia igualmente peligrosa: un resultado negativo no exime de seguir respetando las medidas de seguridad elementales (en el caso de la COVID19, mascarilla, higiene y distancia interpersonal), bien porque pueda tratarse de un falso negativo, bien porque el resultado solo es válido en el momento de la toma de la muestra, pudiendo producirse el contagio solo unos momentos después, al no detectar si el individuo es inmune.

Resumiendo, la prueba de PCR resulta muy útil para controlar la expansión de una epidemia como la de COVID19, permitiendo aislar a un gran porcentaje de positivos y orientando sobre las directrices a tomar, pero no exime de seguir manteniendo otras medidas diagnósticas y de prevención.