El cultivo de tejidos es el crecimiento de tejidos o células en un medio artificial separado del organismo original. Esta técnica también se llama micropropagación . Esto generalmente se facilita mediante el uso de un medio de crecimiento líquido, semisólido o sólido , como caldo o agar . El cultivo de tejidos comúnmente se refiere al cultivo de células y tejidos animales, mientras que el término más específico cultivo de tejidos vegetales se utiliza para las plantas. El término "cultivo de tejidos" fue acuñado por el patólogo estadounidense Montrose Thomas Burrows . [1] Esto sólo es posible en determinadas condiciones. También requiere más atención. Sólo se puede realizar en laboratorios genéticos con diversos productos químicos.
En 1885, Wilhelm Roux extrajo una sección de la placa medular de un embrión de pollo y la mantuvo en una solución salina tibia durante varios días, estableciendo el principio básico del cultivo de tejidos. En 1907 el zoólogo Ross Granville Harrison demostró el crecimiento de células embrionarias de rana que darían origen a células nerviosas en un medio de linfa coagulada . En 1913, E. Steinhardt, C. Israelí y RA Lambert cultivaron el virus vaccinia en fragmentos de tejido corneal de cobaya . [2] En 1996, el primer uso de tejido regenerativo se utilizó para reemplazar una pequeña longitud de uretra, lo que llevó a comprender que la técnica de obtener muestras de tejido, cultivarlas fuera del cuerpo sin un soporte y volver a aplicarlas, puede utilizarse sólo para distancias pequeñas de menos de 1 cm. [3]
Gottlieb Haberlandt fue el primero en señalar las posibilidades del cultivo de tejidos aislados, el cultivo de tejidos vegetales . [4] Sugirió que mediante este método se podrían determinar las potencialidades de las células individuales a través del cultivo de tejidos, así como las influencias recíprocas de los tejidos entre sí. Desde las afirmaciones originales de Haberlandt, se han desarrollado métodos para el cultivo de tejidos y células, lo que ha dado lugar a importantes descubrimientos en biología y medicina. Su idea original, presentada en 1902, se llamó totipotencialidad: "Teóricamente, todas las células vegetales son capaces de dar lugar a una planta completa". [5] [6] [7]
En el uso moderno, "cultivo de tejidos" generalmente se refiere al crecimiento de células de un organismo multicelular in vitro . Estas células pueden ser células aisladas de un organismo donante ( células primarias ) o una línea celular inmortalizada . Las células se bañan en un medio de cultivo que contiene nutrientes esenciales y fuentes de energía necesarias para la supervivencia de las células. [8] Así, en su sentido más amplio, "cultivo de tejidos" se utiliza a menudo indistintamente con " cultivo celular ". Por otro lado, el significado estricto de "cultivo de tejidos" se refiere al cultivo de trozos de tejido, es decir, cultivo de explante .
El cultivo de tejidos es una herramienta importante para el estudio de la biología de células de organismos multicelulares. Proporciona un modelo in vitro del tejido en un entorno bien definido que puede manipularse y analizarse fácilmente. En el cultivo de tejidos animales, las células se pueden cultivar como monocapas bidimensionales (cultivo convencional) o dentro de estructuras fibrosas o geles para lograr estructuras tridimensionales similares a tejidos más naturalistas (cultivo 3D). Eric Simon, en un informe de subvención del NIH SBIR de 1988, demostró que el electrohilado podría usarse para producir andamios fibrosos poliméricos a escala nano y submicrónica específicamente destinados a ser utilizados como sustratos de células y tejidos in vitro . Este uso temprano de redes fibrosas electrohiladas para el cultivo celular y la ingeniería de tejidos demostró que varios tipos de células se adherirían y proliferarían sobre las fibras de policarbonato. Se observó que, a diferencia de la morfología aplanada que normalmente se observa en el cultivo 2D, las células cultivadas en fibras electrohiladas exhibieron una morfología tridimensional más redondeada que generalmente se observa en los tejidos in vivo . [9]
El cultivo de tejidos vegetales en particular se ocupa del crecimiento de plantas enteras a partir de pequeños trozos de tejido vegetal cultivados en un medio. [10] La técnica del cultivo de tejidos vegetales, es decir, cultivar células o tejidos vegetales en un medio artificial suplementado con los nutrientes necesarios, tiene muchas aplicaciones en la propagación clonal eficiente (fiel al tipo o similar) que puede resultar difícil mediante métodos de reproducción convencionales. El cultivo de tejidos se utiliza para crear plantas genéticamente modificadas , ya que permite a los científicos introducir cambios en el ADN del tejido vegetal mediante Agrobacterium tumefaciens o una pistola genética y luego generar una planta completa a partir de estas células modificadas. [11]
Debido a que las células vegetales son totipotentes, agregar hormonas de crecimiento al medio puede hacer que las células del callo desarrollen raíces, brotes y plantas enteras. [12]
Existen tres métodos comunes para establecer cultivos celulares a partir de animales. El primero es el cultivo de órganos, en el que se utilizan órganos completos de embriones u órganos adultos parciales para iniciar el cultivo de órganos in vitro . Estas células conservan su carácter diferenciado y su actividad funcional en el cultivo de órganos. El segundo método es el cultivo de explante primario, en el que fragmentos derivados de tejido animal se unen a una superficie utilizando un componente de la matriz extracelular (MEC), como colágeno o un coágulo de plasma. Este cultivo se conoce como explante primario y las células migratorias se conocen como crecimiento. Esto se ha utilizado para analizar las características de crecimiento de las células cancerosas en comparación con sus contrapartes normales. [13] El tercer método es el cultivo celular, del cual existen tres tipos: (1) cultivo de células precursoras, es decir, células indiferenciadas que se van a diferenciar, (2) cultivo de células diferenciadas, es decir, células completamente diferenciadas que han perdido la capacidad de diferenciar aún más, y (3) cultivo de células madre, es decir, células indiferenciadas que pueden desarrollarse en cualquier tipo de célula". [13]
El cultivo de células animales se utiliza para muchos fines de investigación y negocios comerciales, también como:
Una línea celular se puede definir como un cultivo celular establecido permanentemente que se propagará para siempre. La mayoría de los investigadores obtienen líneas celulares de otros investigadores o del banco de células como The (American Type Culture Collection), porque es mucho más fácil que crear una nueva, pero en casos especiales los investigadores están obligados a establecer una línea celular para hacerlo, debe usar una de las siguientes celdas:
Líneas celulares transformadas, tejido tumoral o células normales transformadas in vitro [14]
El subcultivo es la transferencia de células de un cultivo para iniciar uno nuevo. Durante este proceso, las células en proliferación se subdividen para formar nuevas líneas celulares. [15]
La ciencia más avanzada del cultivo de tejidos ahora se centra en las células madre; las células madre se pueden utilizar para el reemplazo de tejidos o de órganos. La célula madre es un tipo primitivo de célula que tiene la capacidad de diferenciarse en los 220 tipos de células que se encuentran en el cuerpo humano. Las células madre se pueden obtener de la sangre, el cerebro o el tejido muscular, pero la más importante es la de los embriones tempranos, que tienen la capacidad de diferenciarse a cualquier otra célula. [14]