PCR Test para la detección del Coronavirus SARS-COV-2

¿Qué es la prueba de la PCR para detección de la COVID-19? 

Es la prueba que determina si estamos o no, infectados por el virus. Las siglas corresponden al nombre inglés Polymerase Chain Reaction. Para la realización de la prueba de la PCR, se toman muestras de lugares donde habitualmente podemos encontrar el virus, como la parte posterior de la nariz o la boca. Después de recolectar la muestra, extraemos de ella la parte fundamental del virus que, en este caso, es la molécula de ARN, la cual, se convierte en su ADN complementario mediante una reacción de transcripción, para poder ser analizado. Para esta reacción, previa a la PCR, necesitamos la enzima transcriptasa inversa, puesto que el SARS-COV-2 es un ARN-virus. Como la PCR solo detecta ADN, necesitamos este paso previo, por lo que técnicamente la prueba es una RT-PCR (Reverse Transcription-PCR).

Imagen Joseph Hadaya, MD; Max Schumm, MD; Edward H. Livingston, MD. JAMA April 1, 2020.

La prueba de la PCR, está basada en la reacción biológica de la ADN-polimerasa, reacción que utilizan las células para hacer una copia de su propio ADN, y así poder multiplicarse, proceso que se denomina replicación. La PCR implica la duplicación de secuencias de ADN que solo se encuentran en el virus y que se copian repetidamente. Este proceso se realiza muchas veces, permitiendo obtener millones o billones de copias de ADN, a partir de una muestra minúscula, hasta hacerla detectable.

Imagen Joseph Hadaya, MD; Max Schumm, MD; Edward H. Livingston, MD. JAMA April 1, 2020.

Durante la reacción se somete a la muestra a diversos ciclos de temperatura, produciéndose una amplificación exponencial de la cantidad de ADN. Cuando se produce la amplificación, se produce una fluorescencia, y cuando esta fluorescencia alcanza un determinado nivel, el resultado de la prueba se considera positivo. Si no hay una secuencia viral presente, no se producirá amplificación y no habrá fluorescencia, lo que dará un resultado negativo.

Imagen Joseph Hadaya, MD; Max Schumm, MD; Edward H. Livingston, MD. JAMA April 1, 2020.

Durante la prueba, la muestra es sometida a una serie de ciclos, en los que la temperatura va variando en función de las reacciones que queremos que se produzcan. En una primera fase se somete la muestra a unos 94-96ºC para así conseguir separar las dos hebras de la molécula de ADN.

A continuación, dependiendo de la muestra a analizar, la temperatura se baja a entre 50 y 68ºC,  para lograr que los fragmentos de ARN cebador se unan a las hebras del ADN a replicar. Este paso es básico, pues la ADN-polimerasa necesita reconocer al cebador para empezar a actuar.

En la tercera fase del ciclo, la temperatura sube hasta unos 72ºC, que es la temperatura a la que la ADN-polimerasa puede trabajar a pleno rendimiento. Para la PCR, se utilizan las Taq polimerasas, que se obtienen de las bacterias del género Thermus aquaticus, las cuales son capaces de soportar todos los cambios de temperatura de esta reacción.

Es importante que en el medio de reacción haya suficiente cantidad, tanto de polimerasa, como de fragmentos de ARN cebador, así como de nucleótidos, que son los componentes básicos  a partir de los cuales se va contruyendo el ADN. La escasez de alguno de ellos condicionaría negativamente la intensidad de la reacción. También se pone en el medio de reacción una sustancia fluorescente, capaz de unirse al ADN que se irá formando, para así poder detectar después su presencia y su cantidad.

Imagen Enzoklop

Durante esta tercera fase, llamada de elongación, la polimerasa replica las hebras de ADN. En condiciones ideales el número de moléculas de ADN se dobla en esta fase. A continuación la temperatura vuelve a subir, todas las hebras replicadas se separan, y comienza un  nuevo ciclo. Así, tras ciclos sucesivos, logramos una cantidad de ADN capaz de ser detectada, y comparada con el ADN patrón del virus cuya presencia queremos detectar, en este caso el SARS-COV-2.

Otras aplicaciones de la PCR

La prueba de la PCR se utiliza, no solo para la detección de agentes infecciosos, sino también en la investigación de muestras genéticas de la antiguedad, en medicina forense y en investigación biomédica en general.
 

Ventajas e incovenientes de la PCR

Las características principales que hacen de la PCR una valiosísima herramienta en la detección de pacientes infectados por un determinado patógeno podemos citar las siguentes

  • Alta especificidad: diferencia microorganismos de la misma familia, identificándolos de manera inequívoca.
  • Alta sensibilidad: puede detectar cantidades de 20 copias/ml -o incluso menos- de material genético viral.
  • Precoz: se detecta el virus, en mucosas de las vías respiratorias altas, en las primeras fases de la enfermedad.

Entre los inconvenientes, los principales son la dificultad y la lentitud de la prueba, que debe hacerse en laboratorios que dispongan del material adecuado, por técnicos familiarizados con este tipo de test.

Otra característica es, que al detectar únicamente el material genético del virus, la información que proporciona es sobre si la persona está infectada o no en el momento de la prueba. No nos da información sobre si la persona ha estado infectada anteriormente, es decir sobre si ha pasado la enfermedad con poca sintomatología o de manera asintomática.
 

¿Quén debe hacerse la prueba?

Los criterios para la realización de las pruebas de detección del coronavirus SARS-COV-2, no son fijas y pueden ir cambiando según evolucionan la pandemia, el conocimiento del virus y la disponibilidad de las pruebas. Actualmente, las pruebas solo se realizan en individuos a los cuales un resultado positivo podría cambiarles el tratamiento. Las pruebas también deben ser prioritarias para las personas que tienen un alto riesgo de complicaciones si contraen la enfermedad COVID-19, como pacientes de edad avanzada o inmunodeprimidos, y aquellas con alto riesgo de exposición y transmisión de la enfermedad a otras personas, como los trabajadores de la salud.

El protocolo establecido por el Ministerio de Sanidad, establece cuales son los criterios para la realización de la prueba:

  • Haber estado en una "zona de riesgo" o en contacto con una persona con el coronavirus confirmado, y además presentar síntomas. Si no se cumplen las dos condiciones a la vez, la prueba no se realiza. El motivo de ello es que el periodo de incubación del virus es de varios días y además muy variable, por lo que un "negativo" en esas circunstancias no sería definitivo, y además podría producir una sensación de falsa seguridad.
     
  • Haber sido ingresada por una infección respiratoria aguda "con criterios de gravedad" sin tener una idea clara de su origen.

Las personas que han estado en contacto con un enfermo, mientras no tengan síntomas no se les hará la prueba. Eso sí, deberán permanecer en casa en cuarentena, tomarse la temperatura y estar atentos a la aparición de síntomas.

La principal razón de ello, es que los recursos del sistema sanitario, tanto de personal, de laboratorios, como de pruebas de detección, son limitados. Por ello la realización generalizada de la prueba no es factible, pues produciría el colapso del sistema y dejaría sin pruebas a aquellos que si las necesitan con mayor urgencia.


¿Por qué la adopción de pruebas está siendo tan lenta?

La PCR para diagnóstico de la COVID-19 es una prueba nueva, pues el SARS-COV-19 es un virus que no se conocía hasta ahora. Hubo de secuenciarse el material genético del virus, su ARN en este caso, y determinar cuales eran las partes de este ARN que eran invariables, y con esta información diseñar un nuevo test específico y empezar a producirlo.

Todas las pruebas diagnósticas nuevas tienen un proceso regulatorio, pensado para garantizar, tanto la seguridad del paciente, como que las pruebas de diagnóstico sean precisas. Estos procesos son lentos, y aunque en muchos casos la Agencia Española del Medicamento y Productos Sanitarios está utilizando autorizaciones para uso de emergencia, todo ello requiere un tiempo mínimo de validación.

Se necesitan laboratorios y técnicos expertos en PCR, certificados para poder realizar esta compeja prueba, ya que la contaminación en cualquier paso cambia drásticamente sus resultados.

Otro problema ha sido la escasez de determinados productos químicos y suministros, como los utilizados en los kits de extracción y de PCR. El equipo de protección personal para los técnicos que manejan las muestras también fue muy limitado al principio.


Pruebas alternativas a la PCR

La prueba de la PCR tiene algunas limitaciones, como por ejemplo que solo sirve para saber si la persona está infectada en un momento dado, pero no para saber si ha estado infectada por el virus con anterioridad. Esto es algo importante de saber, pues nos puede dar una idea del estado inmunitario de un determinado grupo de población.

Al respecto, se están desarrollando unos kits de detección rápida, basados en la reacción antígeno-anticuerpo que se produce siempre que una sustancia patógena extraña entra en nuestro organismo. Actualmente ya hay varios en el mercado, que detectan anticuerpos en sangre y otros que detectan el antígeno viral en muestras respiratorias, similares a la prueba rápida de influenza (gripe).

Hay que tener en cuenta que un positivo en estas pruebas, no significa que el virus esté todavía en el organismo de la persona, sino que ésta ha estado en contacto con el virus en algún momento. Habrá que determinar como se utilizan, aunque si es posible llegar a utilizarlas de forma masiva, nos darán una idea muy ajustada del estado inmunitario de la población general respecto de la COVID-19.


Más información
Como funcionan los test de Coronavirus? (inglés)
Coronavirus. Información actualizada sobre el brote. Ministerio de Sanidad, Gobierno de España.
Coronavirus SARS-CoV-2. Informació actualitzada. Departament de Salut, Generalitat de Catalunya.
JAMA (Journal of the American Medical Association) Patient page.
Pandemia Coronavirus. Mapa Mundial RTVE.
Pandemia Coronavirus. Mapa españa RTVE. 
Pandemia Coronavirus. Mapa Cataluña, Departament de Salut.

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