Pastoreando células

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%).

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).

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.