Cultivo de células

Dentro de una incubadora de CO ₂ con placas y botellas de cultivo celular

Cuando el cultivo celular es el cultivo de células animales o vegetales en un medio nutritivo fuera del organismo al que se refiere. Las líneas celulares son células de un tipo de tejido que pueden reproducirse indefinidamente en el curso de este cultivo celular. Tanto las líneas celulares inmortalizadas (inmortales) como las células primarias se cultivan (cultivo primario). Un cultivo primario es un cultivo celular no inmortalizado que se obtuvo directamente de un tejido. Los cultivos celulares se utilizan ampliamente en la investigación, el desarrollo y la producción biológicos y médicos.

historia

Desde el comienzo de la investigación científica, se han realizado esfuerzos para mantener las células y los tejidos vivos fuera de un organismo para poder examinarlos más de cerca. Wilhelm Roux logró por primera vez en 1885 mantener vivas las células embrionarias de pollo durante varios días en una solución salina, demostrando así el principio básico. En 1913, Alexis Carrel demostró que las células pueden crecer más en cultivo celular siempre que se alimenten y se mantengan asépticas .

Se cree que la línea de células animales más antigua es el sarcoma adhesivo , un tumor infeccioso de origen natural que surgió hace unos 200 a 11.000 años. Desde sus inicios, el sarcoma adhesivo ha acumulado alrededor de 1,9 millones de mutaciones y se han eliminado 646 genes .

En los años 1951/1952 se estableció por primera vez una línea celular humana inmortal de un carcinoma de cuello uterino , que más tarde se conoció con el nombre de HeLa . En las décadas que siguieron, se desarrollaron más los medios nutritivos, los factores de crecimiento y las condiciones en particular y se establecieron nuevas líneas celulares. En 1975, César Milstein y Georges Köhler descubrieron la posibilidad de producir anticuerpos monoclonales por fusión celular de linfocitos con células cancerosas mediante la técnica del hibridoma . Por este descubrimiento, recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1984 . Además, durante estos años se desarrollaron métodos para la introducción dirigida y la expresión de genes en las células, la denominada transfección .

Las células somáticas que aún no se han diferenciado , las llamadas células madre , se aislaron por primera vez en 1981 de los blastocistos de un ratón embrionario. Suelen diferenciarse espontáneamente in vitro . Esto se puede prevenir mediante factores que promueven la autorrenovación de las células. Varias de estas sustancias se han identificado desde finales de la década de 1980. La investigación en este campo se centra actualmente en el cultivo y la diferenciación dirigida de células madre tanto embrionarias como adultas.

principio

La mayor parte del trabajo con células se realiza en un laboratorio de cultivo celular . Pueden crearse cultivos primarios a partir de diferentes tejidos , por ejemplo de embriones completos u órganos individuales como piel, riñones, etc. El tejido se trata con una proteasa , por ejemplo tripsina , que degrada las proteínas que mantienen la estructura celular. Esto hace que las células se aíslen. Al agregar factores de crecimiento , se puede estimular a ciertos tipos de células para que se dividan de manera específica. Para tipos de células de crecimiento deficiente, también se utilizan células alimentadoras , matrices similares a la membrana basal y componentes recombinantes de la matriz extracelular .

Las células tumorales tomadas de un tejido animal o humano se analizan y seleccionan después del crecimiento inicial en un medio nutritivo mediante análisis de antígenos de superficie ( inmunocitología ) o del genoma ( PCR y secuenciación ) para luego llevar un clon de células tumorales grandes al cultivo. Las células también se pueden modificar genéticamente introduciendo un plásmido como vector . Las células se extraen del cultivo madre y se congelan en nitrógeno líquido y luego están disponibles para su envío a otras instituciones de investigación.

La mayoría de las células tienen una vida útil limitada (limitada por el límite de Hayflick ), con la excepción de algunas células derivadas de tumores. Después de un cierto número de duplicaciones, estas células entran en senescencia y ya no se dividen. Las líneas celulares establecidas o inmortales han adquirido la capacidad de dividirse indefinidamente, ya sea mediante mutación aleatoria (en células tumorales) o mediante cambios específicos (por ejemplo, mediante la expresión artificial del gen de la telomerasa ).

También se hace una distinción entre las células que crecen de forma adherente (en superficies), como los fibroblastos , las células endoteliales o las células del cartílago, y las células en suspensión que crecen libremente flotando en el medio nutritivo, como los linfocitos . Las condiciones de cultivo difieren mucho entre las líneas celulares cultivadas individuales. Los diferentes tipos de células prefieren diferentes medios nutritivos que se componen específicamente, por ejemplo, diferentes valores de pH o concentraciones de aminoácidos o nutrientes. Como regla general, las células de mamíferos crecen en incubadoras especiales a 37 ° C con una atmósfera de 5% de CO ₂ . Dependiendo de la tasa de división y densidad de las células, las asociaciones celulares se aflojan cada pocos días y se distribuyen a nuevos vasos (lo que se denomina "pasaje" o "división"). El número de pasaje indica la frecuencia con la que las células ya han sido pasadas. En el caso de células adherentes en cultivo continuo, las células se aíslan regularmente para evitar la confluencia y la inhibición asociada del contacto celular .

Los medios de cultivo son, por ejemplo, RPMI-1640 , medio Eagle modificado de Dulbecco o F12 de Ham . Las soluciones salinas equilibradas , como las sales de Hanks o las sales de Earle, se utilizan para el lavado y almacenamiento a corto plazo (unos minutos) .

usar

Los cultivos celulares se utilizan ampliamente, particularmente en investigación y desarrollo. Por tanto, el metabolismo, la división y muchos otros procesos celulares pueden examinarse en la investigación básica. Además, las células cultivadas se utilizan como sistemas de prueba, por ejemplo, en la investigación del efecto de sustancias sobre la transducción de señales y la toxicidad de la célula. Esto también reduce drásticamente el número de experimentos con animales .

Los cultivos celulares de células de mamíferos también son muy importantes para la producción de varios productos biotecnológicos. Por ejemplo, los anticuerpos monoclonales para investigación y uso terapéutico en medicina se producen mediante cultivo celular. Aunque también se pueden producir proteínas simples en bacterias con menor esfuerzo, las proteínas glicosiladas deben producirse en cultivo celular, ya que este es el único lugar donde tiene lugar la glicosilación correcta de las proteínas. Un ejemplo de esto es la eritropoyetina (EPO). Muchas vacunas también se producen en cultivos celulares. Los biorreactores se utilizan para el desarrollo y la implementación de procesos de cultivo de células industriales , algunos en cultivos de células de insectos . Los biorreactores desechables son de creciente interés para la producción de productos biofarmacéuticos .

En la planta se produce la propagación en el cultivo de tejidos vegetales a partir de cultivos celulares de plantas completas.

Líneas de cultivo celular

Cabe señalar que la siguiente lista de líneas de cultivo celular está incompleta. La ATCC por sí sola tiene hasta 4.000 líneas celulares.

Ver también

• Colección Cultural de Suiza

literatura

• Sabine Schmitz: El experimentador: cultivo celular . 1ª edición. Spectrum Academic Publishing House, 2007, ISBN 978-3-8274-1564-6 .
• Toni Lindl, Gerhard Gstraunthaler: cultivo de células y tejidos. Desde lo básico hasta la mesa de laboratorio. 6ª edición. Spectrum Academic Publishing House, 2008, ISBN 978-3-8274-1776-3 .
• WW Minuth, L. Denk: Experimentos de cultivo avanzado con células adherentes. - Desde células individuales hasta tejidos especializados en cultivo de perfusión. Publicación de acceso abierto. Universidad de Ratisbona 2011, ISBN 978-3-88246-330-9 .

Evidencia individual

1. ↑ C. Murgia, JK Pritchard, SY Kim, A. Fassati, RA Weiss: Origen clonal y evolución de un cáncer transmisible. En: Cell (2006), Vol. 126 (3), págs. 477-487. PMID 16901782 ; PMC 2593932 (texto completo gratuito).
2. ^ ID O'Neill: Revisión concisa: tumores animales transmisibles como modelos del proceso de células madre del cáncer. En: Stem Cells (2011), Volumen 29 (12), págs. 1909-1914. doi: 10.1002 / madre 751 . PMID 21956952 .
3. ^ ^{A b} H. G. Parker, EA Ostrander: Escondido a plena vista: un perro antiguo en el mundo moderno. En: Ciencia. 343, 2014, págs. 376–378, doi: 10.1126 / science.1248812 .
4. ↑ Monumentos
5. ^ Líneas celulares ATCC. Consultado el 6 de febrero de 2018 . 
6. ↑ Zbigniew Ruszczak, Michael Detmar et al.: Efectos de rIFN alfa, beta y gamma en la morfología, proliferación y expresión de antígenos de superficie celular de células endoteliales microvasculares dérmicas humanas in vitro. En: Revista de Dermatología Investigativa. 95, 1990, págs. 693-699, doi: 10.1111 / 1523-1747.ep12514496 .