El cultivo celular primario es el cultivo ex vivo de células recién obtenidas de un organismo multicelular, a diferencia del cultivo de líneas celulares inmortalizadas . En general, los cultivos celulares primarios se consideran más representativos de los tejidos in vivo que las líneas celulares, y esto se reconoce legalmente en algunos países como el Reino Unido ( Human Tissue Act 2004 ). [1] Sin embargo, las células primarias requieren condiciones adecuadas de sustrato y nutrientes para prosperar y después de un cierto número de divisiones adquieren un fenotipo senescente , lo que lleva a una detención irreversible del ciclo celular . [2] La generación de líneas celulares se deriva de estas dos razones. Las células primarias pueden inmortalizarse de forma espontánea (p. ej., células HeLa ) o por modificación genética (p. ej., células HEK ), momento en el que se convierten en líneas celulares que pueden subcultivarse indefinidamente. [3]
Debido a sus requisitos de viabilidad, los cultivos celulares primarios no se generalizaron hasta la década de 2000. Estos cultivos presentan varias ventajas sobre las líneas celulares, incluida una mejor representación de la heterogeneidad celular de los tejidos, un perfil transcriptómico y proteómico más fiel (especialmente cuando se cultivan en 3D) y respuestas funcionales más realistas, incluidas las respuestas a fármacos. [4] [5] [6] Por el contrario, se sabe que las líneas celulares inmortalizadas se vuelven homogéneas a través de la selección natural de subpoblaciones específicas , sufren deriva genética y adquieren aberraciones genéticas . En muchos casos, las líneas celulares han sido identificadas erróneamente, contaminadas con otras células o infectadas con Mycoplasma , pequeñas bacterias intracelulares que pasaron desapercibidas durante décadas. [4] [7]
Cuando se aíslan tejidos completos o parciales y se mantienen ex vivo , el procedimiento se denomina cultivo de tejido primario . Otros términos más específicos incluyen cultivo organotípico, [8] cortes de tejido [9] y explantos . [10]
Los cultivos primarios de células neuronales son células extraídas del cerebro de un organismo. Por ejemplo, se pueden utilizar para examinar el efecto de sustancias sobre la viabilidad celular, que pueden ser, en el futuro, posibles tratamientos para déficits cerebrales. [11]
Los "cultivos en monocapa" se refieren a cultivos celulares en los que las células crecen en una sola capa plana sobre la superficie de una placa de cultivo o sustrato. En un cultivo en monocapa, las células se adhieren al sustrato y se extienden en una disposición bidimensional. Este tipo de cultivo celular se utiliza comúnmente en entornos de laboratorio para diversos fines, entre ellos, la investigación, las pruebas de fármacos y la biotecnología.
Las características principales de los cultivos en monocapa incluyen:
Crecimiento bidimensional: las células en cultivos monocapa crecen en un solo plano, adhiriéndose a la superficie del recipiente de cultivo. Esta disposición plana permite una fácil observación y manipulación de células individuales. [12]
Adherencia al sustrato: Las células se adhieren a la superficie de la placa o matraz de cultivo, y su crecimiento y comportamiento pueden verse influenciados por las características del sustrato. En otras palabras, en el cultivo celular, la adherencia al sustrato describe la capacidad de una célula para adherirse a una superficie y proliferar. Muchos elementos, incluida la energía superficial, la topografía del sustrato y la rugosidad, median el proceso de adhesión celular. [13] El estudio de superficies de polímeros artificiales con diferentes señales químicas, topológicas y mecánicas que regulan las actividades celulares ha centrado la atención en la interacción entre las superficies externas y las células. [13] En un estudio que se publicó en la revista RSC Advances en 2021, se examinó el impacto de la rugosidad y la energía superficial en la adhesión y el crecimiento celular. El estudio descubrió que las circunstancias más ventajosas para una adhesión, desarrollo y proliferación celular efectivos eran la energía superficial moderada y la relación de rugosidad intermedia. [13]
Proliferación celular: las células en cultivos monocapa pueden dividirse y proliferar. Esta característica es crucial para los estudios experimentales y la producción de un mayor número de células para los análisis posteriores. [12]
Observación y obtención de imágenes: la naturaleza bidimensional de los cultivos en monocapas los hace convenientes para la observación y la obtención de imágenes microscópicas. Los investigadores pueden visualizar fácilmente las células, estudiar su morfología y monitorear los cambios a lo largo del tiempo. [12]
Diferenciación celular: según el tipo de célula y las condiciones de cultivo, se pueden utilizar cultivos en monocapa para inducir la diferenciación celular. Esto es particularmente importante para estudiar los procesos de desarrollo y las funciones específicas de los tejidos. [12]
El cáncer endocrino con mayor incidencia es el cáncer de tiroides (CT). Las células tiroideas diferenciadas (CTD) que se originan a partir de células tiroideas foliculares representan más del 90 % del total de células tiroideas (CT). El CT papilar (CTP), el CT folicular (CTF) y el CT de células de Hürthle son ejemplos de CTD. El 1 % del CT es CT anaplásico (CTA), que representa entre el 15 y el 40 % de las muertes por CT. [14]
La mortalidad es uno de los mayores obstáculos para las técnicas actuales de tratamiento contra el carcinoma de tiroides o el carcinoma adrenocorticoide agresivo. Estas estrategias no son totalmente eficaces contra estas enfermedades. En los últimos años hemos presenciado avances en nuestro conocimiento de las bases moleculares y genéticas del desarrollo del carcinoma de tiroides, así como la introducción de nuevos medicamentos, como los inhibidores de la tirosina quinasa (TKI), que actúan sobre las quinasas oncogénicas o de señalización vinculadas a la proliferación celular. [14]
Los modelos preclínicos han hecho uso de líneas celulares tiroideas que fueron aisladas de células tumorales y seleccionadas por su alta tasa de proliferación in vitro. Como resultado de su adaptación a las circunstancias de crecimiento in vitro, estas células en realidad pierden las características distintivas del tumor original. Debido a estos factores, existen restricciones significativas en el uso de estas líneas celulares. Más recientemente, se han creado cultivos monocapa de células primarias humanas , y se ha estudiado su comportamiento biológico. Además, mientras que los cultivos de células primarias humanas ahora pueden crearse a partir de muestras de citología por aspiración con aguja fina de DTC o ATC agresivos desdiferenciados, las células TC primarias anteriormente solo se obtenían mediante biopsias quirúrgicas. Sin el uso de medicamentos inútiles, probar varios TKI in vitro en pacientes individuales puede ayudar en el desarrollo de tratamientos nuevos e individualizados. [14]
Limitaciones del cultivo en monocapa y motivaciones:
Los científicos están investigando nuevos modelos que puedan imitar con mayor precisión la estructura y la función de los órganos humanos debido a las limitaciones de los entornos de cultivo en monocapa. Las mejoras de los protocolos en los últimos tiempos han llevado a la creación de arquitecturas tridimensionales (3D) similares a los órganos, conocidas como "organoides", que pueden exhibir propiedades de sus órganos reales correspondientes, como características morfológicas, actividades funcionales y respuestas individuales a patógenos particulares . [15]
Para que las investigaciones in vitro se realicen correctamente, se debe optimizar el protocolo de cultivo celular para una línea celular en particular. Las mejores condiciones de cultivo para diferentes líneas celulares pueden diferir significativamente debido a la heterogeneidad de las neoplasias malignas de células germinales. [16]
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