En un post anterior ya hablé
de los modelos
animales en la investigación, un escalón por debajo de ellos está los cultivos de
células; se trata de una herramienta mucho más extendida en los laboratorios y
abarcan un gran número de campos de investigación.
Los cultivos celulares
Los cultivos celulares son una
herramienta básica en biomedicina, tanto en el campo del diagnóstico como en la
investigación. Se trata de un conjunto de técnicas encaminadas a mantener a las
células favoreciendo su proliferación in
vitro en un medio artificial manteniendo sus propiedades fisiológicas y
genéticas. El empleo de cultivos celulares, en lugar de organismos vivos
(experimentos in vivo), aporta una
serie de ventajas, como son: permiten un control preciso del medio ambiente,
aportan homogeneidad a la muestra, es más económico y solucionan la
controversia ética de la experimentación animal. La mayor desventaja que
presentan es que, al tratarse de experimentos in vitro, los resultados obtenidos pueden alejarse de lo que sucede
en un organismo.
Los cultivos celulares
difieren del tejido del que proceden. Se ha perdido la organización espacial
tridimensional, se pierde las interacciones entre los distintos tipos celulares
que forman parte de un tejido, así como entre las células y la matriz extracelular.
También carecen de los componentes sistémicos que regulan la homeostasis del
organismo, tales como el sistema nervioso y el sistema endocrino. Todos estos
factores conllevan a que se tengan que hacer ensayos para contrastar y validar
los resultados en modelos in vivo.
Algunos de los campos en los
que se emplean los cultivos celulares son: en el estudio de posibles
interacciones entre proteínas intracelulares, interacción entre células o
patógenos, los efectos de ciertos estímulos o compuestos. Los estudios con
cultivos celulares suponen una primera aproximación, previa a los estudios con
organismos vivos.
Las células que se obtienen en
suspensión, en ocasiones se cultivan en este estado, pero normalmente necesitan
un soporte sobre el que crecer y multiplicarse, que suele ser una superficie
sólida, placa o flash de plástico, sobre la que forman una monocapa.
La aparición de medios de
cultivo, el uso de antibióticos y la suplementación del medio con sueros, han
permitido el desarrollo y mejora de los cultivos de células animales.
La
experimentación con células en cultivo requiere una serie de condiciones para
su óptima realización, como son: 1.- El mantenimiento de un entorno aséptico,
libre de microorganismos infecciosos, se consigue con el empleo de cabinas de
flujo laminar que garantizan la esterilidad en la zona de trabajo; 2.- El
control de una temperatura apropiada (37ºC) y atmósfera de CO2 (5%).
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Se trata de un conjunto de técnicas encaminadas a mantener viva una
población celular sobre las que luego se realizará un experimento. Son la base
experimental en investigación biomédica. A estas células se las tiene que
alimentar, procurarles las condiciones ambientales apropiadas (temperatura,
oxígeno, pH) y mantener una gran esterilidad para que no se contaminen. El
instrumento básico para observarlas es el microscopio óptico.
A: Cabina de cultivos
celulares que garantizan la esterilidad; B:
Estufa de cultivos; C: Microscopio
confocal equipado con sistema de incubación para experimentos in vivo; D: cultivo celular fijado y teñido.
Con la colaboración de la Dra. Sonsoles Hortelado, Dr.
Javier García Castro y Dra. Isabel Mirones (Instituto de Investigación en Enfermedades Raras-ISCIII).
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Un pilar de la investigación
Los cultivos celulares se
utilizan tanto en la investigación básica como en la aplicada. Las áreas en la
investigación básica en las que los cultivos celulares son imprescindibles se
centran fundamentalmente en la actividad intracelular y en la interacción con
su entorno, tales como transcripción de ADN, síntesis de proteínas, metabolismo
energético, señalización, apoptosis, ciclo celular, flujo intracelular de
macromoléculas, transformación celular, morfogénesis, proliferación celular,
adhesión, estudios de interacción huésped patógeno etc.
En la investigación aplicada,
los cultivos celulares se emplean en multitud de áreas, como son: en virología
para el cultivo de los propios virus y la producción de vacunas antivirales. En
biotecnología para la producción industrial de fármacos en biorreactores, tales
como insulina e interferón. En inmunología para la producción de anticuerpos
monoclonales gracias a las técnicas de fusión celular, y en estudios de fenómenos
de inflamación. En farmacología para el estudio de los efectos de fármacos,
interacciones con el receptor y fenómenos de resistencia. En ingeniería de
tejidos para la producción artificial de tejidos en injertos y autotransplantes.
En toxicología en estudios de citotoxicidad, carcinogénesis y dosis-respuesta.
En los ensayos preclínicos de nuevos fármacos.
