Tema 2: Cultivos celulares, tipos y aplicaciones

Biología molecular y citogenética

Cultivos celulares

Introducción a los cultivos celulares

Definimos los cultivos celulares como las técnicas que nos hacen capaces de mantener células in vitro de organismos pluricelulares sin poner en riesgo sus características bioquímicas, fisiológicas o genéticasEl lugar en el que tiene lugar la propagación o crecimiento de células de organismos pluricelulares en medios de cultivo artificiales y en condiciones controladas es el laboratorio de cultivos celulares. En esta unidad estudiaremos la biología de las células en cultivo, su comportamiento, los factores que intervienen en el cultivo y las posibles fuentes de contaminación. Antes veremos los diferentes tipos de cultivos y algunas de sus aplicaciones.

Tipos de cultivos celulares

Por la definición de cultivos celulares que hemos dado en el apartado anterior, se pueden diferenciartres tipos de cultivos:

• Cultivo de órganos.
• Cultivo de explantes.
• Cultivo de células

Cultivo de órganos

El cultivo de órganos consiste en mantener un órgano entero o parte de él en un medio de cultivo artificial y con una atmósfera controlada.

En los cultivos (como pueden ser los de médula ósea, de piel, ganglios, hepáticos entre otros.), se suelen mantener vivos, durante un tiempo conservando la estructura histológica y la arquitectura del órgano. Y se utilizan para estudiar interacciones intercelulares, respuestas globales a estímulos o sustancias y estudios regenerativos.

Cultivo de explantes

Porciones de tejidos vivos o explantes son también susceptibles de ser cultivados.

El cultivo de explantes consiste en adherir un fragmento de tejido a una placa o frasco de cultivo y nutrirlo con el medio de cultivo. En estas condiciones, las células periféricas del explante crecen, se multiplican, y van avanzando a través de la superficie del frasco

Cultivo de células

El cultivo de células se realiza a partir de suspensiones celulares, que se introducen en un recipiente junto con un medio de cultivo y se incuban en las condiciones óptimas para que las células proliferen.Es el tipo de cultivo más común y se realiza a partir de cualquier tipo de muestras, ya sean tejidos, células madre, células hematopoyéticas, restos ovulares, líquido amniótico, sangre periférica, etc. Según la procedencia de las células de partida, los cultivos celulares se clasifican en primarios y secundarios.

1. Biología Molecular y Citogenética Concepto de Cultivo Celular. Recuperado de: https://1library.co/document/q261x6jz-biologia- molecular-y-citogenetica-concepto-decultivo-celular.html 1Biología molecular y citogenética Tema 2: Cultivos celulares

Cultivo celular primario1: La suspensión celular de partida se obtiene disgregando las células de un tejido por métodos mecánicos o enzimáticos. Obtenemos una mezcla compleja formada por los distintos tipos celulares presentes en el tejido. El cultivo primario se puede realizar a partir de esta mezcla o seleccionando un tipo celular específico.

Cultivo celular secundario: La suspensión celular de partida se obtiene a partir de un cultivo primario ode otro secundario, mediante subcultivos. También se pueden obtener a partir de una línea celular congelada.

Aplicaciones de los cultivos celulares

Los cultivos celulares tienen multiples aplicaciones, tanto en investigación básica, como en investigación aplicada. La investigación básica permite estudiar interacciones celulares: que se dan entre las propias células y estas con la matriz extracelular y con el medio ambiente, así como cualquier aspecto relacionado con el metabolismo celular: ciclo celular, rutas metabólicas, flujos intracelulares, diferenciación y transformación.

La investigación aplicada: es una potente herramienta biotecnológica que se utiliza en muchas disciplinas, con grandes aplicaciones industriales:

1. Inmunología, para producción de anticuerpos monoclonales.
2. Virología, para producción de vacunas.
3. Farmacología, para producción de fármacos.
4. Toxicología, para estudios de citotoxicidad, carcinogénesis y mutagénesis.

Aplicaciones muy Útiles como son el obtener tejidos mediante cultivos histotípicos u órganos por cultivos organotípicos. Estas técnicas de producción in vitro son el futuro de trasplantes e injertos. Igualmente, el estudio con células madre se enfoca la terapia génica celulas

Biología de las células en cultivo

Una vez que a las células en suspensión se les añade el medio de cultivo, se introducen en un frasco decultivo y se incuban en condiciones óptimas de temperatura y humedad, las células empiezan a crecer.

La curva de crecimiento del cultivo

El crecimiento de un cultivo, es decir, la concentración de células por los días de evolución del cultivo,se representa gráficamente mediante una curva de crecimiento.

Esta curva de crecimiento adopta la forma de una curva sigmoide en la que se diferencian tres fases:

1. Fase de latencia. Es un tramo recto sin pendiente o con cierta concavidad. Son las primeras 24 horas de evolución del cultivo, en las que no se produce crecimiento y, por lo tanto, el número de células se mantiene constante o incluso puede disminuir ligeramente.

1. Biología Molecular y Citogenética Concepto de Cultivo Celular. Recuperado de: https://1library.co/document/q261x6jz-biologia- molecular-y-citogenetica-concepto-decultivo-celular.html 2Biología molecular y citogenética Tema 2: Cultivos celulares

1. Fase de crecimiento exponencial. En la curva es el tramo recto con pendiente más elevada. Dura aproximadamente 6-7 días y corresponde a la fase en la que el número de células aumenta de manera exponencial hasta su nivel máximo.
2. Fase estacionaria. Es un tramo recto de pendiente nula. Sucede a partir de los 6-7 días de evolución del cultivo, el número de células permanece constante.

Formas de crecimiento

El crecimiento de las células en el cultivo puede ser de dos formas: en monocapa y en suspensión.

Crecimiento en monocapa

CRECIMIENTO EN MONOCAPA -: consiste en que las células crecen adheridas sobre una superficie sólida (plástico o vidrio). Este tipo de células son dependientes de anclaje, necesitan adherirse a unasuperficie sólida para poder crecer.

Es el método de cultivo más utilizado. En el crecimiento en monocapa se pueden distinguir diferentes momentos o etapas de desarrollo:

1. Adhesión a una superficie. Corresponde al periodo en el que las células se van adhiriendo al soporte. Coincide con el periodo de latencia en la curva de crecimiento.
2. Proliferación y formación de colonias. Una vez que las células se han pegado a la pared, empiezan a proliferar, expandiéndose por toda la superficie y formando colonias celulares. Esta etapa de crecimiento se corresponde con la fase exponencial en la curva de crecimiento
3. Inhibición por contacto. Con el tiempo, las células ocupan toda la superficie disponible y entran en confluencia, estableciendo contactos entre ellas. Se produce un fenómeno denominado inhibición por contacto y las células detienen su crecimiento, aunque se mantienen vivas, iniciando la fase estacionaria en la curva de crecimiento. En esta fase la morfología y la fisiologiade las células se parecen más a las de las células de origen.

Para que las células reanuden su crecimiento se necesita hacer un subcultivo de parte de las células a un nuevo frasco de cultivo. El mejor momento para realizarlo es al final de la fase exponencial.

Crecimiento en suspensión

CRECIMIENTO EN SUSPENSIÓN: En el crecimiento en suspensión las células no necesitan pegarse a una superficie para crecer, se mantienen dispersas en el seno del medio de cultivo y proliferando. Este tipo de cultivos se suelen realizar con células sanguíneas circulantes, células hematopoyéticas, células madre, líneas tumorales y líneas celulares transformadas.

En el crecimiento en suspensión distinguimos etapas de desarrollo:

1. Adaptación al medio de cultivo. Corresponde a la primera etapa y en estos momentos las células se adaptan al medio y las condiciones de cultivo, antes de comenzar a crecer y dividirse. Se corresponde con la fase de latencia en la curva de crecimiento.
2. Proliferación en suspensión. Una vez adaptadas, las células del medio de cultivo empiezan a dividirse,

1. Biología Molecular y Citogenética Concepto de Cultivo Celular. Recuperado de: https://1library.co/document/q261x6jz-biologia- molecular-y-citogenetica-concepto-decultivo-celular.html 3Biología molecular y citogenética Tema 2: Cultivos celulares

aumentando exponencialmente su número. Esta fase se corresponde con la parte de crecimiento exponencial en la curva de crecimiento.

1. Inhibición por densidad. Cuando el cultivo lleva creciendo un tiempo suficiente y su densidad celular llega a los valores máximos que puede soportar el volumen del medio o los nutrientes disueltos. Se observa un proceso de inhibición por densidad, en este momento las células parande dividirse y crecer, aunque no mueren. Esta etapa se corresponde con la fase de latencia en la curva de crecimiento.

Al igual que en los cultivos en monocapa, es necesario hacer un subcultivo para que el crecimiento se reanude.

Comportamiento vital tras sucesivos subcultivos

Los sucesivos subcultivos a partir del cultivo primario dan origen a una línea celular primaria o línea celular continua.

Línea celular primaria

línea celular primaria: La línea celular primaria es aquella que es obtenida a partir de un tejido u órgano mediante un cultivo primario y que se mantiene en cultivo mediante subcultivos seriados durante un tiempo limitado. La población celular aumenta en cada subcultivo, se multiplican el número de frascos de cultivo y, normalmente, a partir del tercer subcultivo se estabiliza.

Esto significa que las células se hacen homogéneas, manteniendose las características morfológicas y fisiológicas estables durante las sucesivas generaciones. Cuando el cultivo primario se realiza a partir de una mezcla celular compleja, el tipo celular con mayor tasa de crecimiento acaba desplazando a los demás, impidiendo el crecimiento de las células con tasas de crecimiento menores.

Senescencia: las líneas celulares primarias tienen una vida finita, manteniendose en crecimiento durante un número determinado de generaciones o subcultivos, característico de cada tipo celular, oscila entre 20 y 100 y después entran en la denominada fase de senescencia. La fase de senescencia es la etapa en la que las células pierden su capacidad de dividirse y el cultivo acaba muriendo, esto se debe a que con las sucesivas divisiones los telómeros se acortan, las células van acumulando anomalíasgenéticas y perdiendo funciones.

Se puede conservar una línea celular primaria congelando células antes de alcanzar la senescencia y, con mejores resultados si se realiza, en los primeros subcultivos. en cualquier caso, hay que anotar siempre el número del subcultivo del que proceden las células congeladas, para saber en todomomento aproximadamente cuántos subcultivos les restan antes de que el cultivo muera.

Línea celular continua

Línea celular continua: Las líneas celulares continuas son aquellas que se obtienen a partir de un cultivoprimario y que se mantienen en cultivo por tiempo ilimitado mediante subcultivos seriados. Estas líneas aparecen espontáneamente en algunos cultivos, que se mantienen durante más subcultivos de los esperados. Esto se debe a la aparición en el cultivo de células inmortales, capaces de originar líneas estables y permanentes.

1. Biología Molecular y Citogenética Concepto de Cultivo Celular. Recuperado de: https://1library.co/document/q261x6jz-biologia- molecular-y-citogenetica-concepto-decultivo-celular.html 4