Un banco de células es una instalación que almacena células de un genoma específico con el fin de utilizarlas en el futuro en un producto o para necesidades medicinales, pero también puede describir la entidad de las células almacenadas en sí. Los bancos de células a menudo contienen grandes cantidades de material celular base que puede utilizarse para diversos proyectos. Los bancos de células se pueden utilizar para generar caracterizaciones detalladas de líneas celulares y también pueden ayudar a mitigar la contaminación cruzada de una línea celular . [1] La utilización de bancos de células también reduce el costo de los procesos de cultivo celular, proporcionando una alternativa rentable para mantener las células en cultivo constantemente. Los bancos de células se utilizan comúnmente en campos que incluyen la investigación de células madre y el sector farmacéutico, siendo la criopreservación el método tradicional para mantener intacto el material celular. [2] Los bancos de células también reducen eficazmente la frecuencia con la que una muestra de células se diversifica a partir de las divisiones celulares naturales con el tiempo. [3]
Cuando nos referimos a los bancos de células como recurso en campos como la fabricación biofarmacéutica, se pueden distinguir cuatro tipos diferentes:
Si bien los bancos de células de investigación y desarrollo (BC de I+D) se utilizan, como su nombre indica, con fines de investigación, también funcionan como plataformas para los llamados bancos de células maestras (MCB). Con un número suficiente de células validadas, son el punto de partida en el proceso de producción biofarmacéutica de productos a base de células. La producción propiamente dicha se realiza en bancos de células de trabajo (WCBs), y una vez finalizado el proceso de producción se establece un banco de células de fin de producción (EoPCB) como referencia y control de calidad. [4]
Antes de almacenar las líneas celulares donadas, primero se hacen proliferar y multiplicar en una gran cantidad de células idénticas antes de almacenarlas en varios crioviales . Junto con las células, también se añaden agentes crioprotectores a los viales para proteger las células de la ruptura de los cristales de hielo durante el proceso de congelación. La solución de DMSO al 10% es un agente crioprotector común. [5] Estos crioviales luego se colocan en una bandeja, se etiquetan con los datos genéticos de la línea celular y se colocan en congeladores criogénicos. Los congeladores contienen nitrógeno en forma líquida o vapor, y las células se congelan a una velocidad de -1 a -3 grados Celsius por minuto hasta alcanzar una temperatura de -196 grados Celsius. [2] [6] A una temperatura de -196 grados Celsius, los procesos metabólicos dentro de las células se ralentizan significativamente para detener todo crecimiento celular, preservando así la línea celular, lo cual es especialmente útil cuando la línea celular tiene un número limitado de divisiones celulares. . [7] Las células se pueden almacenar durante un período prolongado de tiempo en este estado, lo que reduce la tasa de degradación del material celular. [2]
El proceso de congelación general para células de mamíferos implica suspender una pequeña densidad de células de interés en una solución de agentes de criopreservación en un criovial y congelar las células a una temperatura de -196 grados Celsius. Una velocidad de congelación lenta es importante para mantener la salud del cultivo celular. Congelar las células a una velocidad de -1 a -3 grados Celsius por minuto es generalmente aceptable para mantener la salud del cultivo celular. [8] Congelar demasiado rápido corre el riesgo de dañar las células. [9] A una velocidad de congelación de -5 grados Celsius por minuto, se observan disminuciones significativas del cultivo celular descongelado. Se observan disminuciones aún más pronunciadas en la salud del cultivo celular a velocidades de congelación más rápidas, hasta el punto de que el cultivo celular no puede mantener una densidad celular. [10] El uso de agentes de criopreservación también es clave para el proceso de congelación. Un agente crioprotector común utilizado es una solución de DMSO al 10%, que actúa para proteger las células de la ruptura causada por los cristales de hielo durante la congelación y descongelación. Se ha observado que el DMSO es tóxico para las células y requiere dilución después de descongelar las células. [8]
Se recomiendan descongelaciones rápidas para sacar las células de la criopreservación e iniciar sus procesos metabólicos normales. Es importante minimizar la exposición del criovial y su contenido a la temperatura ambiente o ambiente. Las descongelaciones rápidas son importantes para evitar que el contenido del vial se derrita y se vuelva a congelar rápidamente, lo que podría provocar que se formen cristales de hielo y rompan las células del vial. La descongelación se puede realizar en pocos minutos en un baño de agua a una temperatura de alrededor de 37 °C. [8] La experimentación ha demostrado que también se puede utilizar una descongelación más lenta en un entorno controlado, como una incubadora, para descongelar de forma segura las células criocongeladas. La descongelación en una incubadora evita el riesgo de contaminación que implica la descongelación en un baño de agua, pero requiere una cantidad significativamente mayor de tiempo y recursos. [10] Después de la descongelación, las células deben transferirse del criovial a otro recipiente y resuspenderse en un medio. Diluyendo la concentración del agente crioprotector presente, se pueden mitigar los efectos negativos tales como la toxicidad de los agentes crioprotectores en las células metabólicamente activas. [2]
Originalmente, los científicos mantenían colecciones de material celular para su propio uso, pero no para la comunidad científica en general. La primera persona acreditada por haber creado un banco de células para uso generalizado fue Kral, un científico checoslovaco que creó su colección de bancos de células a finales de la década de 1890. [11]
Actualmente, existe una gran cantidad de "colecciones de cultivos y centros de recursos biológicos" que sirven una parte individual del proceso de bioingeniería . Algunos ejemplos de ellos incluyen la Federación Mundial de Colecciones Culturales y la Sociedad Internacional de Depósitos Biológicos y Ambientales. [11] En enero de 2003, se estableció el Banco de Células Madre del Reino Unido para que sirviera como unidad central para la recolección de muestras y pruebas en humanos. [12] El Banco Nacional de Células Madre se estableció en octubre de 2005 en Madison, Wisconsin, con el fin de servir como depósito específicamente para líneas de células madre. Actualmente alberga 13 de las 21 líneas de células madre que existen en el mundo y están incluidas en el Registro de Células Madre de los Institutos Nacionales de Salud . [13]
En 1987, la Organización Mundial de la Salud estableció un banco de células de referencia para proporcionar un recurso para el desarrollo de vacunas y otros medicamentos biológicos. La Organización Mundial de la Salud estableció otro banco de células de referencia en 2007 como resultado de problemas de estabilidad con las células MRC-5 . [14]
banco de células madre.