A técnica de PCR é muito utilizada em diferentes ramos da ciência há um bom tempo. Podemos dizer que sua invenção foi um divisor de águas para a Biologia Molecular.
Mas afinal, o que é PCR?
Se você não está familiarizado ainda, de forma resumida, a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR, do inglês Polymerase Chain Reaction), consiste na rápida amplificação (multiplicação) de um fragmento de DNA específico durante múltiplos ciclos. Esta multiplicação do fragmento ocorre de forma exponencial, gerando ao final da reação milhares ou milhões de cópias do mesmo. A reação é composta por diferentes componentes, dentre eles a enzima DNA-polimerase, que dá nome à técnica. Esta enzima é um dos principais componentes da reação, pois é ela a responsável por sintetizar uma fita complementar de DNA, em outras palavras ela faz uma cópia do fragmento de DNA de interesse. (Para mais informações sobre as variações dessa técnica leia esse outro artigo aqui). Hoje, a PCR é considerada um dos maiores avanços científicos do século XX.https://www.youtube.com/embed/ThG_02miq-4?showinfo=0&enablejsapi=1&origin=https%3A%2F%2Fcodeseq.com.br
Quando a PCR foi inventada e como ela foi sendo desenvolvida até os dias de hoje? Veja logo abaixo os principais eventos desde a criação da técnica até a atualidade. Preparamos um infográfico com os grandes marcos do desenvolvimento dessa técnica tão importante tanto na pesquisa quanto no diagnóstico molecular.
- 1983: o cientista Kary B. Mullis, que trabalhava na empresa Cetus Corporation na Califórnia, durante uma viagem em seu carro na Highway 128 de São Francisco a Mendicino, teve a ideia original da técnica de PCR. Vindo ele a ganhar o prémio Nobel de química dez anos mais tarde pelo desenvolvimento desta técnica.
- 1985: ocorreu na Sociedade Americana de Genética Humana, o primeiro debate público sobre a técnica de PCR. A partir deste encontro, a técnica ganhou visibilidade no mundo todo, revolucionando assim diferentes ramos da ciência com sua utilização.
Nos experimentos iniciais da técnica, houve um fator limitante para seu sucesso, que foi as alterações nos ciclos de temperatura. Na técnica de PCR, o ciclo de desnaturação do DNA molde ocorre a 95°C. No entanto, este fator se tornou limitante, pois eram utilizadas enzimas DNA polimerases provenientes da bactéria Escherichia coli que degradavam quando expostas a temperatura de 95°C, sendo necessário adicionar manualmente uma nova enzima a cada ciclo da reação.
- 1986: o cientista da Cetus, David Gelfand, faz uma descoberta extremamente importante para a técnica, ele identificou a Taq DNA Polimerase, uma enzima isolada de Thermus aquaticus, encontrada em fontes de água quente. Esta enzima é capaz de suportar altas temperaturas, sendo assim, ela pode ser utilizada com grande sucesso na técnica de PCR.
- 1987: ocorreu o patenteamento da técnica de PCR pela Cetus Corporation, concedido pelo órgão de patentes dos Estados Unidos.
Posteriormente, a PerkinElmer, uma outra empresa de Biotecnologia, lançou um aparelho capaz de aumentar e reduzir a temperatura de uma determinada reação de forma automática, o conhecido termociclador. Este aparelho permitiu a minimização de interações humanas na reação, levando a um processo eficiente e rápido.
- 1990: a técnica de PCR se expandiu para usos na medicina forense com o desenvolvimento de um kit específico para este tipo de análise, se tornando assim uma grande aliada na resolução de um determinado crime.
- 1991 a empresa Roche adquiriu da Cetus os direitos da técnica de PCR e investiram no aprimoramento desta para uso em diagnósticos moleculares para detecção de doenças. Surgindo assim a Roche Molecular Diagnostics que refinou a técnica de PCR e permaneceu como líder e pioneira dessa tecnologia.
- 1992: foi desenvolvido o primeiro teste de diagnóstico utilizando a técnica de PCR, utilizado para detecção do HIV.
- 1993: Kary B. Mullis ganha o prémio Nobel de Química pela invenção da PCR.
- 1996: foi aprovado pela FDA (do inglês, Food and Drug Administration) um teste que detecta a carga viral do HIV em pessoas contaminadas, o AMPLICOR HIV-1 MONITOR.
- 2003: foi desenvolvido um aprimoramento da técnica de PCR, a conhecida PCR em tempo real ou qPCR. Este avanço na técnica permite uma análise quantitativa do alvo em estudo, de uma forma mais sensível, específica e rápida, por meio da adição de um agente fluorescente, além de ser possível analisar esta detecção em tempo real.
- 2005: foi desenvolvido pela Roche o teste AmpliChip CYP450 que consiste em um teste clínico que detecta os diferentes tipos de genes no paciente que determinam como ele metaboliza um determinado medicamento. A partir desta análise, os médicos são capazes de prescrever ao paciente um medicamento com maior eficácia e menores efeitos colaterais.
- 2011: foi aprovado pela FDA um teste baseado em genotipagem que detecta diferentes tipos de HPV.
- 2013: foi aprovado ensaio CDC DENV‐1‐4 Real‐Time RT‐PCR (RT-qPCR) para diagnóstico de dengue, sendo capaz de detectar as diferentes variações do vírus.
- Hoje: a qPCR se tornou mundialmente conhecida pelo fato de auxiliar no diagnóstico de uma das maiores doenças da atualidade, a Covid-19.
Para baixar esse infográfico, clique aqui.
Estes citados acima são apenas alguns exemplos dos usos da PCR, existe uma enorme variedade de testes que a utilizam em seus diagnósticos, como Febre Amarela, H1N1, Ebola, etc.
Além do uso no diagnóstico de doenças, esta técnica é também muito utilizada em diferentes ramos, desde pesquisas básicas a avançadas como em pesquisas genéticas, medicina forense, controle de qualidade industrial, microbiologia ambiental, arqueologia molecular, entre outros.
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Referências:
