La PCR (Polimerase Chain Reaction) è una tecnica messa a punto tra il 1983 e il 1985 da Kery Mullis. Tale tecnica ha reso possibile un tipo di approccio completamente nuovo allo studio e all'analisi dei geni.La PCR permette di amplificare in maniera esponenziale il DNA di una regione selezionata di un genoma, purché si conosca almeno una parte della sua sequenza nucleotidica. La parte nota della sequenza è utilizzata per sintetizzare due oligonucleotidi complementari a tratti di sequenza che si trovano su lati opposti della regione che deve essere amplificata e su filamenti diversi. Questi oligonucleotidi (amplimeri) sono utilizzati come primer per la sintesi di DNA in vitro e quindi come innesco di una serie di reazioni cicliche catalizzate da una DNA polimerasi. Ogni ciclo della reazione richiede un breve riscaldamento per separare i due filamenti della doppia elica di DNA. Il successo della PCR dipende dall'uso di una speciale DNA polimerasi termoresistente, denominata Taq-polimerasi, isolata da un batterio termofilo che sopravvive ad alte temperature. Tale caratteristica rende la DNA polimerasi non denaturabile dai ripetuti riscaldamenti. Un successivo raffreddamento del DNA, in presenza di un grande eccesso dei due primer, permette a questi oligonucleotidi di ibridizzarsi a sequenze complementari nel DNA genomico (processo chiamato "annealing"). Successivamente la DNA polimerasi effettua l'estensione della catena a partire dalle terminazioni 3'-OH degli amplimeri. Quando il procedimento è ripetuto, i frammenti di nuova sintesi servono a loro volta da stampo; il prodotto risultante è una singola specie di frammento di DNA la cui lunghezza corrisponde alla distanza tra i due primer originali. Il ciclo di tre reazioni è ripetuto 20-40 volte per amplificare in modo esponenziale il DNA. Ciascun ciclo raddoppia la quantità di DNA sintetizzato nel ciclo precedente.Tuttavia l'amplificazione mediante PCR è contraddistinta da un effetto plateau, cioè, dopo un certo numero di cicli (circa 30) il processo di duplicazione satura e non conviene procedere ulteriormente.La PCR permette di amplificare frammenti di DNA evitando il laborioso e complesso clonaggio in cellule ospiti mediante plasmidi o virus. Tuttavia la PCR non è priva di inconvenienti tecnici: l'alta sensibilità diventa controproducente in presenza di DNA estraneo, fonte di contaminazione. Questo rende necessario inserire in ogni reazione di PCR controlli negativi interni che rivelino la presenza di eventuale DNA contaminante nei reattivi e di utilizzare metodiche di controllo enzimatico della contaminazione del prodotto 184 .Quando la PCR viene utilizzata per valutare la MMR è necessaria la presenza di un marcatore tumorale, cioè una sequenza di DNA o RNA che è costantemente presente nella popolazione neoplastica ed è costantemente assente nelle cellule normali. I marcatori molecolari utilizzabili in PCR sono i geni prodotti dalle traslocazioni cromosomiche e i riarrangiamenti dei recettori antigenici. Per la valutazione della MMR nel MM non è possibile sfruttare le traslocazioni cromosomiche come avviene nei linfomi follicolari, nella leucemia mieloide cronica e in molti altri tumori ematologici. Il riarrangiamento dei geni della catena pesante delle Ig (IgH) rappresenta invece un ottimo marcatore molecolare in questa patologia. Purtroppo, l'impiego risulta più complesso rispetto alle traslocazioni: infatti richiede il sequenziamento della regione variabile riarrangiata dei geni delle Ig per disegnare gli amplimeri tumore specifici da utilizzare per la valutazione della MMR 185 .