W przypadku czynników zakaźnych, które są trudne do wykrycia lub hodowli, testy oparte na amplifikacji kwasów nukleinowych (NAAT) mogą być dobrym sposobem na identyfikację DNA patogenu. Zaletą NAAT jest to, że jest potwierdzeniem obecności w tkankach lub płynach ustrojowych drobnoustroju, a zatem świadczy o aktywnej infekcji.

Wiele drobnoustrojów można łatwo wykryć za ich pomocą, zwłaszcza gdy są obecne w tkankach w dużej liczbie. Badania PCR dobrze się sprawdziły w badaniach krwi pod kątem wykrywania czynników etiologicznych sepsy czy Eboli. Te infekcje charakteryzują się występowaniem wielu kopii genomowych wykrywalnych za pomocą metodologii nastawionej na małe objętości krwi lub osocza (100-200 µl).

W boreliozie, poza rumieniem wędrującym na skórze, czynnik zakaźny występuje w bardzo małych ilościach (na granicy wykrywalności) w tkankach i płynach ustrojowych ocenianą na 0,1 do 1 komórki/ml. Należy też wziąć pod uwagę fakt, że istnieją genotypy ograniczone do skóry, co może być przyczyną negatywnych wyników we krwi.

To powoduje, że standardowe metody PCR, wykorzystujące wykrywanie różnych genów Borrelia burgdorferi, mają słabą czułość. Zwłaszcza dotyczy to krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego. Przykładową strategią zwiększenia czułości PCR bez zmniejszania swoistości jest zastosowanie większej objętości próbki. Badania pokazały, że możliwe jest wykrywanie B. burgdorferi we krwi z czułością dochodzącą do 50% we wczesnej fazie zakażenia (do dwóch tygodni), jeśli do badania użyjemy krwi o objętości 10-20ml. Niewiele laboratoriów jednak ma możliwości techniczne izolacji DNA z takiej objętości.

W ostatnich latach w wyniku rozwoju technik opartych na PCR opracowano izotermiczną amplifikację materiału genetycznego LAMP (Loop Mediated Isothermal Amplification). Zwiększa ona czułość od 200 do 16000 razy. Taki wzrost jest możliwy także dzięki wykorzystaniu w tej metodzie większej objętości krwi pełnej (1,25 ml) oraz zastosowaniu wielu starterów (dla wielu genów). Niestety badania te nie są jeszcze wykonywane rutynowo.

Póki co, należy pamiętać, że PCR i Real time PCR niekiedy mają zastosowanie u chorych z nietypowym rumieniem wędrującym, przy podejrzeniu wczesnej neuroboreliozy, w której nie zostały jeszcze wytworzone przeciwciała i u chorych z obniżoną odpornością. Materiałem do badań w tych przypadkach, w zależności od objawów klinicznych stanowi wycinek skóry, płyn mózgowo-rdzeniowy lub płyn stawowy (badanie inwazyjne). Rozpoczęcie diagnostyki od badania krwi metodami molekularnymi jest błędem.