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La inspección directa de los ácidos nucleicos (a menudo denominada “genética molecular” o “diagnóstico por DNA”) es una herramienta importante en varias áreas clínicas, como la oncología, las enfermedades infecciosas, el análisis forense y el estudio general de la fisiopatología. Un impacto importante ha sido el diagnóstico de los trastornos mendelianos. Hay pruebas moleculares disponibles para más de 3 000 afecciones hereditarias. Una vez que se ha demostrado que un gen en particular está defectuoso en una enfermedad determinada, la naturaleza de la mutación en un paciente puede determinarse secuenciando los nucleótidos de los exones codificadores y los sitios de empalme. Se pueden utilizar diversas técnicas para determinar si la misma mutación está presente en otros pacientes con el mismo trastorno. La heterogeneidad genética es tan extensa que la mayor parte de las afecciones mendelianas se asocian con numerosas mutaciones en un locus, o a menudo múltiples locus, que producen el mismo fenotipo. Las mutaciones en varios cientos de genes diferentes causan trastornos vitreorretinianos, como la retinitis pigmentosa, y los cambios en varias docenas de genes que provocan miocardiopatía hipertrófica familiar. Este hecho complica el diagnóstico por DNA de los pacientes y la detección de portadores de defectos en genes específicos.
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Algunas enfermedades se asocian con relativamente pocas mutaciones o con una sola mutación de alta prevalencia. Por ejemplo, toda enfermedad drepanocítica se debe exactamente al mismo cambio de glutamato a valina en la posición 6 de la β-globina y esa sustitución se debe a un cambio de un nucleótido en el sexto codón del gen de β-globina. Pero esa uniformidad es la excepción. En la fibrosis quística, casi 70% de los heterocigotos de ascendencia del norte de Europa presentan una deleción idéntica de tres nucleótidos que causa la pérdida de un residuo de fenilalanina de una proteína transportadora de cloruro; sin embargo, el 30% restante de las mutaciones de esa proteína son diversas (se han descubierto varios miles), de modo que ninguna prueba de detección aislada detecte a todos los portadores de fibrosis quística.
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En las publicaciones médicas aparecen regularmente revisiones del estado técnico actual del análisis de DNA. Los estudios de reacción en cadena de polimerasa (PCR, polymerase chain reaction) revolucionaron muchos aspectos de la biología molecular y el diagnóstico por DNA incluyó esa técnica. Si se conocen las secuencias de los 10 a 20 nucleótidos en los extremos de una región de DNA de interés (como una porción de un gen), se pueden sintetizar los “cebadores” complementarios para estas secuencias. Cuando incluso una pequeña cantidad de DNA de un paciente (p. ej., de unos cuantos leucocitos, células de la mucosa bucal o folículos pilosos) se combina con los cebadores en una mezcla de reacción que replica el DNA (y después de que se realicen varias docenas de ciclos), la región del DNA entre los cebadores se amplificará exponencialmente. Por ejemplo, la presencia de infección temprana por VIH se puede ...