En biología, el cultivo de explantos es una técnica para cultivar células de manera organotípica a partir de una o más piezas de tejido u órgano extraído de una planta o un animal. El término explanto se puede aplicar a muestras obtenidas de cualquier parte del organismo. El proceso de extracción se esteriliza exhaustivamente y el cultivo se puede utilizar normalmente durante dos o tres semanas. [1]
La principal ventaja del cultivo de explantos es el mantenimiento de un entorno casi in vivo en el laboratorio durante un breve período de tiempo. Esta configuración experimental permite a los investigadores realizar experimentos y visualizar fácilmente el impacto de las pruebas. [2]
Este modelo ex vivo requiere un entorno muy bien mantenido para recrear las condiciones celulares originales. La composición de la matriz extracelular, por ejemplo, debe ser exactamente similar a la de las condiciones in vivo para inducir los comportamientos naturales observados en las células. También debe tenerse en cuenta el medio de crecimiento, ya que pueden necesitarse diferentes soluciones para diferentes experimentos. [1] [2]
El tejido debe colocarse y recolectarse en un entorno aséptico , como una campana de cultivo de tejidos de flujo laminar estéril. Las muestras a menudo se trituran y los trozos se colocan en una placa de cultivo celular que contiene un medio de crecimiento . Con el tiempo, las células progenitoras migran fuera del tejido hacia la superficie de la placa. Estas células primarias pueden luego expandirse aún más y transferirse a placas nuevas a través de micropropagación .
El cultivo de explantos también puede referirse al cultivo de los propios trozos de tejido , donde las células se dejan en su matriz extracelular circundante para imitar con mayor precisión el entorno in vivo , por ejemplo, el cultivo de explantos de cartílago [3] o el cultivo de implantes de blastocisto. [4]
Históricamente, el cultivo de explantos se ha utilizado en varias áreas de investigación biológica. La organogénesis y la morfogénesis en fetos se han estudiado con cultivos de explantos. Dado que el cultivo de explantos se cultiva en el laboratorio, el área o las células de interés se pueden marcar con marcadores fluorescentes. Estas etiquetas transgénicas pueden ayudar a los investigadores a observar el crecimiento de células específicas. Por ejemplo, el desarrollo del tejido neural y la regeneración del sistema nervioso central se han estudiado con cultivos de explantos organotípicos. [1]
El papel de un gen específico, la expresión génica y el mecanismo de acción también se pueden estudiar con el cultivo de explantos. Se podrían identificar ciertos factores que controlan o contribuyen al crecimiento durante diferentes etapas de la embriogénesis. Observar el patrón de expresión permitiría rastrear dónde han estado las transcripciones de genes. También se podría cuantificar la cantidad de genes que se han expresado. [1]
En combinación con la investigación con células madre, los investigadores han logrado crear órganos simples derivados de células madre pluripotentes humanas autólogas. Hasta ahora se han desarrollado la vejiga y la tráquea. Este método intenta abordar el rechazo de tejidos y ya existen casos de trasplantes exitosos. Un equipo de investigación del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Winston-Salem, Carolina del Norte, trasplantó con éxito vejigas diseñadas con células madre a siete pacientes pediátricos con disfunciones de vejiga. Otro caso fue el de un equipo del University College de Londres, Reino Unido, que trasplantó una tráquea derivada de las propias células madre del paciente. [5]
A pesar de todas las ventajas que ofrece el cultivo de explantos, existen varias advertencias. La desventaja del cultivo de explantos es que no proporciona tiempo suficiente para estudiar enfermedades crónicas. Aunque dos o tres semanas pueden ser tiempo suficiente para estudiar cambios agudos, no es adecuado para experimentos que requieren observaciones a largo plazo.
Se han estudiado muchos procesos neurobiológicos con cultivos de explantes de retina. La comprensión del desarrollo de la retina ha abierto el camino para que los investigadores estudien más de cerca la neurodegeneración patológica y las enfermedades retinianas relacionadas. Los injertos celulares derivados de la terapia con células madre de retina son un área activa de investigación para tratar la degeneración macular, la retinitis, la pigmentación y el glaucoma. [6]