Electroforesis en gel de campo pulsátil

Qué es la electroforesis en gel de campo pulsátil

En una electroforesis convencional, el campo eléctrico tiene una sola dirección. Funciona bien para fragmentos de ADN de tamaño moderado (hasta unas 40-50 kilobases), pero los fragmentos mayores migran todos a la misma velocidad y se acumulan en la parte superior del gel sin separarse. La PFGE resuelve ese problema aplicando dos o más campos eléctricos en ángulo y alternándolos de forma periódica: cada vez que la dirección cambia, las moléculas de ADN necesitan reorientarse antes de reanudar la migración, y el tiempo que tardan en hacerlo depende de su longitud. Las más cortas se reorientan antes y avanzan más; las más largas se quedan atrás.

El nombre describe literalmente la técnica: electroforesis en un gel sometido a campos eléctricos que pulsan, es decir, que alternan su dirección. La configuración más extendida es la llamada CHEF (contour-clamped homogeneous electric field), en la que los electrodos se disponen en un hexágono y el campo alterna entre dos orientaciones separadas 120 grados. David C. Schwartz y Charles Cantor propusieron el principio en 1984, y la configuración CHEF se estandarizó pocos años después.

Aplicación en microbiología y epidemiología

El uso clínico principal de la PFGE no es la genética humana, sino la microbiología. Para tipificar una cepa bacteriana se extrae su ADN cromosómico intacto (las bacterias se lisan dentro de bloques de agarosa, lo que evita la fragmentación mecánica del ADN), se digiere con una enzima de restricción que corte en pocos sitios y se someten los fragmentos resultantes a PFGE. El patrón de bandas obtenido funciona como una huella dactilar del genoma bacteriano.

Esa huella permite determinar si dos aislados clínicos proceden del mismo clon, algo decisivo cuando se investiga un brote nosocomial. Si las cepas de varios pacientes comparten el mismo perfil PFGE, hay transmisión cruzada; si los perfiles difieren, las infecciones son independientes. Durante años, los Centros para el Control de Enfermedades de Estados Unidos (CDC) mantuvieron la red PulseNet, que centralizaba los perfiles PFGE de patógenos alimentarios como Salmonella, Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes para detectar brotes a escala nacional. La secuenciación del genoma completo ha ido sustituyendo a la PFGE en muchos laboratorios de referencia, pero la técnica sigue en uso en entornos donde la infraestructura de secuenciación no está disponible, y su resolución para bacterias grampositivas como Staphylococcus aureus resistente a meticilina sigue considerándose excelente.

Diferencias con la electroforesis convencional en gel

La electroforesis en gel de agarosa convencional separa fragmentos de ADN de hasta unas 40-50 kb y se completa en una o dos horas. La PFGE requiere carreras mucho más largas (entre 18 y 24 horas es lo habitual) y un equipo específico con sistema de refrigeración, bomba de recirculación y una fuente de alimentación programable que controle los tiempos de pulso y los ángulos del campo. El gel de agarosa suele ser más concentrado y el voltaje más bajo que en una electroforesis estándar. A cambio, la PFGE puede resolver moléculas de ADN de varios millones de pares de bases, algo que ningún otro formato de gel consigue.

Preguntas frecuentes

¿Qué significan las siglas PFGE?

Pulsed-field gel electrophoresis, es decir, electroforesis en gel de campo pulsátil. "Pulsátil" se refiere a que el campo eléctrico cambia de dirección de forma cíclica durante la carrera electroforética.

¿Se usa en pacientes?

No directamente. Es una técnica de laboratorio que se aplica al ADN de microorganismos o, con menos frecuencia, de células humanas. El paciente no interviene en el procedimiento; lo que se analiza es el material genético extraído de una muestra clínica (un hemocultivo, un exudado, una biopsia). Su utilidad clínica reside en la información epidemiológica que aporta: permite saber si una infección forma parte de un brote o es un caso aislado.

¿Sigue vigente o la ha sustituido la secuenciación?

Depende del laboratorio. La secuenciación del genoma completo ofrece mayor resolución y es más fácil de estandarizar entre centros, pero requiere secuenciadores, bioinformática y presupuesto que no todos los hospitales tienen. En muchos países de ingresos medios la PFGE sigue siendo la herramienta principal de tipificación bacteriana. Los CDC cerraron formalmente la red PulseNet basada en PFGE en 2019, pero laboratorios de todo el mundo continúan utilizándola.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Pruebas de sensibilidad a los antibióticos. MedlinePlus, pruebas de laboratorio.
2. Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC). Unified Pulsed-Field Gel Electrophoresis (PFGE) Protocol.
3. Manual MSD, versión para profesionales. Diagnóstico de las enfermedades infecciosas.
4. Real Academia Española. Electroforesis. Diccionario de la lengua española.