El cultivo de tejidos es el crecimiento de tejidos o células en un medio artificial separado del organismo original. Esta técnica también se denomina micropropagación . Esto se facilita típicamente mediante el uso de un medio de crecimiento líquido, semisólido o sólido , como caldo o agar . El cultivo de tejidos se refiere comúnmente al cultivo de células y tejidos animales, y el término más específico de cultivo de tejidos vegetales se usa para las plantas. El término "cultivo de tejidos" fue acuñado por el patólogo estadounidense Montrose Thomas Burrows . [1] Esto es posible solo en ciertas condiciones. También requiere más atención. Se puede hacer solo en laboratorios genéticos con varios 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 lugar a células nerviosas en un medio de linfa coagulada . En 1913, E. Steinhardt, C. Israeli 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 la comprensión de que la técnica de obtener muestras de tejido, cultivarlo fuera del cuerpo sin un andamio y volver a aplicarlo, puede usarse solo para pequeñas distancias 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 las potencialidades de las células individuales a través del cultivo de tejidos, así como las influencias recíprocas de los tejidos entre sí, podrían determinarse mediante este método. Desde las afirmaciones originales de Haberlandt, se han realizado métodos para el cultivo de tejidos y células, lo que ha llevado a descubrimientos significativos en biología y medicina. Su idea original, presentada en 1902, se denominó 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" se refiere generalmente 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] Por lo tanto, en su sentido más amplio, "cultivo de tejidos" a menudo se usa 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 explantos .
El cultivo de tejidos es una herramienta importante para el estudio de la biología de las 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 pueden cultivarse como monocapas bidimensionales (cultivo convencional) o dentro de estructuras fibrosas o geles para lograr estructuras tridimensionales más naturales similares a los tejidos (cultivo 3D). Eric Simon, en un informe de subvención del NIH SBIR de 1988, demostró que el electrohilado podía utilizarse para producir estructuras fibrosas poliméricas a escala nanométrica y submicrométrica específicamente diseñadas para su uso 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 se observa típicamente 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, el cultivo de 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 ser difícil a través de los métodos de cultivo convencionales. El cultivo de tejidos se utiliza para crear plantas modificadas genéticamente , ya que permite a los científicos introducir cambios de ADN en el tejido vegetal a través de Agrobacterium tumefaciens o una pistola genética y luego generar una planta completa a partir de estas células modificadas. [11]
Los cultivos de tejidos se utilizan comúnmente en la propagación de plantas . [12] [13] La ventaja de dicha propagación vegetativa es que se obtiene una gran cantidad de material homogéneo, lo que es de gran importancia en la propagación de cultivares valiosos de plantas ornamentales, [13] y portainjertos para árboles frutales . Además, se pueden obtener plantas frutales o flores libres de virus , fitoplasmas , viroides . [14]
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. [15]
Existen tres métodos comunes para establecer un cultivo celular 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 adhieren a una superficie utilizando un componente de la matriz extracelular (ECM), como colágeno o un coágulo de plasma. Este cultivo se conoce como explante primario, y las células migratorias se conocen como excrecencia. Esto se ha utilizado para analizar las características de crecimiento de las células cancerosas en comparación con sus contrapartes normales. [16] El tercer método es el cultivo celular, del que 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 diferenciarse más, y (3) cultivo de células madre, es decir, células indiferenciadas que pueden convertirse en cualquier tipo de célula. " [16]
El cultivo de células animales se utiliza para muchos fines de investigación y comerciales también como:
Una línea celular se puede definir como un cultivo celular establecido de forma permanente que se propagará para siempre. Los investigadores obtienen líneas celulares en su mayoría de otros investigadores o de bancos 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 ello, deben utilizar una de las siguientes células:
Líneas celulares transformadas, tejido tumoral o transformación de células normales in vitro [17]
El subcultivo es la transferencia de células de un cultivo para iniciar uno nuevo. Durante este proceso, las células que proliferan se subdividen para formar nuevas líneas celulares. [18]
La ciencia más avanzada del cultivo de tejidos se centra actualmente en las células madre, que pueden utilizarse para reemplazar tejidos o para fabricar órganos. Las células madre son 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 pueden obtenerse 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 en cualquier otra célula. [17]
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