Reazione a catena della polimerasi

Poiché per l’esecuzione della PCR sono necessarie quantità di DNA molto piccole, essa è divenuta uno strumento largamente impiegato in vari ambiti. In particolare, trova applicazione nella biologia, nella medicina diagnostica e nella medicina legale.

In biologia, la PCR ha permesso di chiarire la funzione di molti geni, di eseguire mappe genetiche (cioè di individuare la sequenza e la distanza fra geni) e studi sui processi evolutivi.

Nello studio della funzione dei geni, si utilizza la PCR per ottenere numerose copie di uno stesso gene e rendere più facili le indagini successive.

Nella realizzazione di mappe genetiche, la PCR permette di copiare determinate regioni del DNA umano; essa è di fondamentale importanza per la realizzazione del Progetto Genoma Umano, che si propone la mappatura dell’intero patrimonio genetico della specie umana.

Negli studi sui processi evolutivi, la PCR si è rivelata utile per esaminare il DNA di insetti fossili rimasti imprigionati nell’ambra; in tali organismi, il DNA ha in larga parte perso la sua struttura originaria, ma si sono conservate molecole sufficienti dell’acido nucleico per potere realizzare la PCR e ottenere quindi molte copie di quei frammenti; è possibile così confrontare, ad esempio, il patrimonio genetico degli insetti fossili con quello degli insetti attuali per ipotizzare quali cambiamenti possono essere avvenuti nel corso dell’evoluzione.

In medicina, la PCR risulta un utile strumento nella diagnosi prenatale. I campioni di DNA del feto prelevati mediante amniocentesi possono attualmente essere analizzati nel giro di un’ora, mentre prima era necessario coltivare cellule fetali su un mezzo di coltura speciale per diverse settimane, prima di riuscire a effettuare indagini biochimiche. La PCR può essere anche applicata nel campo della fecondazione in vitro, per determinare se embrioni umani di un’ora di vita siano portatori di anomalie, prima di procedere all’impianto degli embrioni stessi nell’utero materno.

Altre applicazioni della PCR riguardano l’identificazione di virus, batteri e cellule cancerogene all’interno di tessuti umani; ad esempio, con la PCR può essere identificato il virus Ebola nell’organismo di un paziente. Può anche essere impiegata per identificare tipi cellulari specifici di uno stesso organismo (in tal caso, si procede con una variante della PCR denominata PCR in situ).

Nel campo della medicina legale, la tecnica della PCR rende oggi possibile l’identificazione di criminali; infatti, l’analisi di frammenti di DNA di un individuo, derivanti da piccole quantità di tessuti (come sangue, pelle, peli, liquido seminale) trovate sul luogo di un delitto, permettono di identificarlo in modo inequivocabile. Con la cosiddetta “prova del DNA” si possono scagionare definitivamente o incriminare gli individui sospettati.

La tecnica della PCR viene anche eseguita nel corso di indagini di polizia per scoprire il responsabile della contaminazione di acque con residui industriali e altre sostanze. Si procede marcando con piccole quantità di DNA noto i residui delle lavorazioni industriali (come sostanze esplosive, derivati del petrolio e pesticidi) di ciascun possibile produttore; queste “etichette” di DNA possono essere recuperate nei fanghi presenti nelle acque contaminate e venir riprodotte un gran numero di volte mediante la PCR, per essere studiate. Confrontando il DNA ritrovato nei campioni con liste in cui sono elencate tutte le “etichette” di DNA attribuite a ciascun produttore, è possibile risalire a quello che è responsabile della contaminazione.