Sistema de Electroforesis en Gel de Campo Pulsado (PFGE): Qué es, Cómo Funciona y Para Qué Sirve

La electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE, por sus siglas en inglés) es una técnica esencial en biología molecular, microbiología, genética y epidemiología para la separación de fragmentos de ADN de gran tamaño. Gracias a su alta resolución, es ampliamente utilizada en la tipificación de bacterias patógenas, el estudio de genomas complejos y el análisis de diversidad genética en poblaciones microbianas. 

¿Qué es un Sistema de Electroforesis en Gel de Campo Pulsado?

El sistema de electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE) es una evolución de la electroforesis convencional en gel de agarosa. A diferencia de los sistemas tradicionales que aplican un campo eléctrico constante, el PFGE emplea pulsos eléctricos alternantes en distintas direcciones, permitiendo la separación de fragmentos de ADN que superan los 50 kilobases (Kb) hasta incluso megabases (Mb).

El equipo típico de PFGE consta de:

• Cámara de electroforesis especializada con capacidad de generar pulsos angulados.
• Fuente de poder programable que controla la intensidad y duración de los pulsos.
• Sistema de refrigeración para mantener la temperatura constante (12-14°C) y evitar la degradación del ADN.
• Gel de agarosa de baja electroendósmosis para mejorar la resolución de fragmentos grandes.

¿Cómo funciona un Sistema PFGE?

El principio básico del PFGE consiste en la aplicación cíclica de campos eléctricos que cambian de dirección, generalmente en tres ángulos (60° o 120°), durante un tiempo programado. Este cambio de orientación obliga a los fragmentos de ADN a reorientarse constantemente, lo que retrasa su migración en función de su tamaño molecular.

Fases del proceso:

1. Preparación de muestras: Las células (bacterias, hongos o tejidos) se inmovilizan en tapones de agarosa para evitar fragmentación mecánica del ADN de gran tamaño.
2. Lisis celular in situ: Las células se lisan dentro de los tapones para liberar ADN intacto.
3. Digestión con endonucleasas de restricción raras: Estas enzimas generan pocos cortes en el ADN, produciendo fragmentos de gran tamaño.
4. Separación electroforética: Los fragmentos se separan en el gel bajo la influencia de campos pulsados.
5. Visualización: El ADN se tiñe con bromuro de etidio o SYBR Safe y se observa bajo luz UV.

Aplicaciones Principales del Sistema PFGE

1. Tipificación molecular de patógenos: PFGE es el método de referencia («gold standard») para la comparación genómica de cepas bacterianas como Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella y Staphylococcus aureus. Es crucial en brotes epidemiológicos.
2. Análisis genómico de organismos eucariotas: Se usa para separar cromosomas enteros de levaduras u hongos filamentosos.
3. Estudios de diversidad genética: Herramienta para evaluar variabilidad en poblaciones microbianas ambientales o industriales.
4. Genómica estructural: Determinación de mapas físicos de genomas extensos o clonación de ADN de gran tamaño en vectores BAC o YAC.

Ventajas del Sistema PFGE

• Alta capacidad de resolución para fragmentos de ADN muy largos (50 kb a 10 Mb).
• Reproducibilidad en perfiles genómicos entre laboratorios.
• Versatilidad: útil tanto para bacterias, levaduras y organismos superiores.
• Estándar internacional en estudios epidemiológicos de infecciones alimentarias y hospitalarias.

Consideraciones al Implementar un Sistema PFGE

• Costo de inversión: Los equipos de PFGE son más costosos que los sistemas de electroforesis convencionales.
• Tiempo de corrida: Los experimentos pueden durar de 18 a 24 horas.
• Manejo cuidadoso del ADN: El ADN de gran tamaño es propenso a romperse; por eso es esencial la manipulación in situ en tapones de agarosa.
• Requiere personal capacitado: La optimización de los parámetros (ángulo, duración de pulsos, temperatura) es crucial para obtener resultados confiables.

El Sistema de Electroforesis en Gel de Campo Pulsado (PFGE) sigue siendo una herramienta insustituible en el análisis genómico de ADN de gran tamaño. Su capacidad para diferenciar cepas bacterianas de manera precisa lo convierte en una técnica clave en el control de brotes infecciosos, la vigilancia epidemiológica y la investigación genética avanzada.

Si buscas optimizar la identificación molecular en tu laboratorio, un sistema PFGE es una inversión estratégica que aporta calidad, exactitud y validez científica a tus análisis.