Cultivo Celular y Organotípico

Técnicas de Cultivo Celular

• Técnicas de cultivo celular consisten en cultivar células dispersas de un tejido, obtenidas mediante disgregación mecánica, enzimática o química, o de líneas celulares establecidas.
• Originalmente se denominaba "cultivo tisular", y también se aplica al cultivo tridimensional de tejidos.
• En cultivos tridimensionales, se cultiva el tejido completo, conservando su estructura original, para estudiarlo en un estado más cercano al natural.
• El proceso comienza con un explante de tejido, colocado en un medio de cultivo adecuado, pero el tejido completo no se propaga con facilidad.
• Si una célula migra al medio y sobrevive, puede dividirse continuamente.
• La división celular crea una población creciente que llena el recipiente de cultivo.
• Hay uso de disgregantes químicos (tripsina o colagenasa) para acelerar la disociación del tejido, separando las células individualmente.
• Las células crecen y forman una capa celular que cubre la superficie del cultivo cuando la confluencia se alcanza.
• El medio de cultivo se agota con el crecimiento celular, por lo que es necesario realizar subcultivos o pases. Esto implica transferir parte de las células a un frasco de medio de cultivo nuevo para evitar el agotamiento de nutrientes.

Subcultivo o Pase Celular

• Durante el subcultivo, las células pueden experimentar cambios genéticos o epigenéticos con cada división y pase, lo que las hace diferentes a las células originales.
• Para evitar cambios significativos, se congelan las células en etapas tempranas de crecimiento para mantener sus características originales.
• Después, las células se descongelan para uso posterior en experimentos, asegurando que las células utilizadas son lo más parecidas a las originales.

Historia

• 1885: Roux mantuvo células embrionarias de pollo en solución salina durante varios días, sin una supervivencia a largo plazo.
• 1907: Harrison cultivó médula espinal embrionaria de anfibios, observando el crecimiento de axones.
• 1910: Burrows identificó un medio de cultivo adecuado (plasma) para tejidos embrionarios de pollo.
• 1912: Burrows y Carrel demostraron la proliferación de células en cultivo.
• 1916: Rous y Jones usaron tripsina para disociar células.
• 1952: Gey estableció la línea celular HeLa (carcinoma cervical), notable por su capacidad de división indefinida.

Ventajas de las Técnicas de Cultivo Celular

• Control de condiciones fisicoquímicas (pH, temperatura, presión osmótica, oxígeno, dióxido de carbono).
• Control de condiciones fisiológicas (nutrientes, metabolitos, hormonas).
• Muestras celulares homogéneas y bien caracterizadas.
• Economía experimental (en comparación con los estudios in vivo).
• Beneficios éticos al reducir el uso de animales.

Desventajas de las Técnicas de Cultivo Celular

• Riesgo de contaminación por microorganismos.
• Costos elevados de equipo y materiales.
• Ausencia del contexto biológico completo (ausencia de estructura tridimensional, falta de interacciones nerviosas y endocrinas, inestabilidad genética de las poblaciones celulares).
• Cambios en el comportamiento o características celulares a medida que se cultivan repetidamente.

Crecimiento Celular en Cultivo

• Monocapa: Crecimiento adherido a un soporte sólido (plástico o vidrio), lo que es prerrequisito para la proliferación de la mayoría de las células.
• Suspensión: Crecimiento independiente del soporte. Es propio de células hematopoyéticas, células madre, y algunas células tumorales.
• Tipos celulares: Epiteliales (tienen forma poligonal, dimensionas regulares y crecen adheridas a un sustrato), linfoblastos (esféricos y generalmente crecen en suspensión).

Morfología Celular en Cultivo

• Fibroblásticas (o similares a fibroblastos): células bipolares o multipolares, formas alargadas, crecimiento adherido.
• Otras morfologías pueden surgir gracias a la especialización de las células.

Cultivos 3D (Organotípicos / Histotípicos)

• Histotípicos: Se busca la amplificación de un solo tipo celular en ambiente tridimensional que mimetice un tejido. A menudo formados como esferoides (clusters de células).
• Organotípicos: Buscan imitar la complejidad de un tejido natural, incluyendo interacciones célula-célula y célula-matriz. Su función es la ingeniería de tejidos, obteniendo estructuras tisulares o órgano completas.

Cultivos Celulares Transformados

• Cambios en el núcleo: Aumento en la relación núcleo/citoplasma y pérdida de la polaridad celular. Números y estructuras cromosómicas se alteran.
• Cambios de superficie: Cambios en la membrana plasmática (transporte, movilidad de proteínas, aumento de blebbing; formación de invaginaciones de la membrana), cambios antigénicos, y disminución de la capa externa de fibronectina.
• Cambios en la adherencia: Indepedencia de anclaje (disminución de la necesidad de adherencia a superficies). Pérdida de la capa externa de fibronectina, desorganización de fibras de estrés, aumento de la producción de proteasas y proteólisis extracelular.

Niveles de Bioseguridad en Laboratorios

• BSL-1 (básico): agentes biológicos con baja probabilidad de causar enfermedades (ej. Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, ciertas cepas de Escherichia coli).
• BSL-2: agentes con riesgo de enfermedad para los trabajadores (ej. Helicobacter pylori, Toxoplasma gondii).
• BSL-3: agentes que pueden causar enfermedades graves y propagarse (ej. VIH, Coxiella burnetii, Mycobacterium tuberculosis).
• BSL-4: agentes que pueden causar enfermedades graves y propagarse fácilmente con baja posibilidad de tratamiento (ej. Virus del Ébola, de Marburg y de Lassa).

Medios de Cultivo

• Las formulaciones más comunes son MEM/DMEM, RPMI, F12, etc.
• Incluyen suero (FBS, ternera, caballo, etc.), factores de crecimiento, hormonas, vitaminas, sales inorgánicas, aminoácidos, glucosa y otros nutrientes.
• Importancia de adquirir lotes completos del medio de cultivo para evitar variabilidad en los resultados.
• Los medios de cultivo deben prepararse y mantenerse a las temperaturas adecuadas para evitar la contaminación o el deterioro.
• La presencia de bacterias o contaminantes puede cambiar el PH o color de solución o medios de cultivo.

Cabinas de Flujo Laminar

• Proporcionan un área de trabajo libre de partículas contaminantes.
• Usan filtros HEPA con una alta eficiencia en la filtración de partículas, especialmente para el control de contaminaciones en el ambiente de cultivo.
• Son de dos tipos o configuraciones principales, vertical у horizontal, cada una con distintas implicaciones respecto a la protección del usuario y la muestra.

Incubadora de CO2

• Permite controlar la temperatura, humedad y presión parcial de CO2.
• Se ajusta según las necesidades de cada célula o tejido.
• La humedad es crucial para mantener la viabilidad celular.
• El CO2 es importante para el mantenimiento del pH.

Microscopio Invertido

• Permite observar muestras en el fondo de un recipiente (especímenes vivos, durante largos periodos).
• Útil para células en medios de cultivo o tejidos.
• Mayor parte de las observaciones son en células que ya están cultivadas.

Hemocitómetro

• Un dispositivo para contar la concentración de células en líquidos.
• Permite determinar la densidad celular.
• Usa un dispositivo óptico, la cámara graduada permite visualizar y contar el número de células bajo el microscopio.

Este cuestionario explora los conceptos fundamentales relacionados con los cultivos celulares y organotípicos. Se incluyen temas como los agentes biológicos, descubrimientos clave y técnicas utilizadas en el cultivo de células. Ideal para estudiantes de biología celular que buscan repasar sus conocimientos.