Revista Digital CENIAP HOY Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias de Venezuela

Los cultivos celulares son el producto de la colección de células animales de diferentes órganos, colocadas en condiciones especiales propicias para su supervivencia y multiplicación, manteniendo para ello todas sus funciones metabólicas de una manera semejante a las que tenía en el huésped.

Los cultivos de células animales se han clasificado de acuerdo con su capacidad de anclaje (adherencia), y si han sido aisladas recientemente de un órgano determinado o si provienen de células que han sufrido modificación.

De acuerdo con su capacidad de adherencia o no a una superficie determinada pueden crecer formando monocapa o en suspensión, lo que está muy asociado con el tipo de célula de la cual derivan. Por lo general, las células provenientes de órganos crecen de esta manera, pero igualmente existen células que pueden crecer indistintamente tanto en monocapa como en suspensión (células HeLa), especialmente aquellas células transformadas derivadas de cultivos en monocapa.

Representa al cultivo de células generado a partir de material tomado directamente de un organismo. Las células obtenidas de esta forma son células normales adaptadas al crecimiento in vitro, y consideradas como tales hasta que se subcultive o repique (transferencia o transplante de células, con o sin dilución, de un recipiente de cultivo a otro) con éxito, por primera vez, tomando el nombre de línea celular.

Los cultivos primarios tienen características especiales que los diferencian de las líneas celulares, ya que conservan la morfología de las células del órgano del que fueron aisladas, sus cromosomas tienen un número diploide (2n), su crecimiento in vitro es limitado y hay inhibición por contacto.

Los cultivos primarios de muchos tipos celulares son posibles porque las células pierden algunas de sus propiedades diferenciadas, entre ellas la característica incapacidad de dividirse, y se convierten en células que mantienen tan sólo algunas de las propiedades que las caracterizaban. Esta pérdida de propiedades puede ser debida a desdiferenciación (relacionado con una pérdida irreversible de una propiedad diferencial del tipo celular) o desadaptación (implica que la característica especializada perdida no es irreversible sino consecuencia de la pérdida de la señal, que puede ser externa, hormonal, nerviosa u otra) y que basta con recuperarla para que vuelva a expresarse.

Esta técnica tiene la ventaja de su similitud con las células presentes en el organismo, a diferencia de las líneas celulares establecidas o continuas, que por su característica de inmortalidad, pueden presentar un comportamiento alterado. Se utilizan principalmente células de organismos que estén en estadios embrionarios o postnatales.

El estar más cercanas a las células que las originaron, se ve reflejado en una mejor actividad y funcionalidad similar a su ambiente natural, presentando las características siguientes:

Los intentos de producción de éste tipo de cultivo van desde el uso de telaraña, pasando por el crecimiento de explantes en esponja de celulosa, así como la utilización de fibras de sílice o de mallas de colágeno hidratado.

Representa una de las formas de crecimiento in vitro de las células. Las células provenientes de cultivos primarios son las que mejor crecen en ésta condición, dada su estabilidad genética y su naturaleza diploide normal. Cuando requieren de la adhesión a un sustrato para crecer y dividirse, el crecimiento se realiza en una única capa celular, la cual crecerá hasta la máxima capacidad de cubrimiento de la superficie (confluencia).

Las células exhiben una variedad de "comportamientos sociales", lo que hace que su multiplicación sea inhibida (se detiene) cuando establecen contacto entre sí, aunque algunas variantes de células tumorales son capaces de formar multicapas.

Los recipientes para el cultivo de células estacionarias son cajas de Petri, frascos para el cultivo de tejido (T-25, T-75), entre otros, que pueden ser de material de plástico o de vidrio previamente tratado y su desprendimiento para transferirlas a superficies mayores se realizan con agentes proteolíticos como la tripsina.

Cuando se requiere la producción de éste tipo de cultivo en una escala mayor, se debe incrementar el área de la superficie de crecimiento, siendo ideal utilizar botellas en rotación (roller). Mediante éste sistema, las células pueden crecer en toda la parte interna de la pared de la botella, usando un aparato que permite la rotación del Roller (relación superficie/volumen: 0,2 – 0,7) a una baja velocidad; de esta forma este frasco con la capacidad de 1 litro y que requiere 100 ml de medio, confiere una superficie de crecimiento de 500 cm². Otra forma de aumentar el número de células adherentes por volumen de frasco, es utilizando microperlas (compuestos en base a dextranos), las que flotan cuando se emplean en cultivos con agitación, lo que le da una mayor disponibilidad de superficie para el crecimiento celular: con 100 ml de medio de cultivo, se logra una superficie de 0,24 m².

Una vez se alcanza la confluencia en el cultivo es cuando muchas líneas celulares expresan sus aspectos más característicos. Es en este estado cuando el parecido morfológico y fisiológico es mayor al modelo celular de origen. Es también el momento en el que se detiene el crecimiento y se hace necesario dividir, replaquear o propagar las células.

En un cultivo se pueden controlar todos los factores del medio : físico-químicos (pH, temperatura, presión osmótica, niveles de oxígeno y dióxido de carbono, tensión superficial y otros), y fisiológicos (hormonas, factores de crecimiento, densidad celular y otros). Esto es cierto completamente sólo para algunas líneas celulares para las que se han definido los denominados medios definidos. Un medio definido es aquel en el que se conocen todos y cada uno de los componentes que lo forman, y la concentración exacta en que se encuentran. Establecer un medio definido supone conocer con precisión las necesidades nutritivas de las células en cuestión. Sin embargo, en muchas líneas no se han llegado a establecer medios definidos. En estos casos se trata de medios que se suplementan con soluciones complejas (suero, extractos de embrión y otros medios) en los que se encuentran factores hormonales y nutritivos imprescindibles para el mantenimiento del cultivo pero cuya naturaleza se desconoce. Estas soluciones complejas están sujetas a variación de lote a lote.

Las células en cultivo de una línea celular (cultivo primario propagado), o de una línea continua son homogéneas, con morfología y composición uniformes. Se pueden obtener con facilidad un número elevado de réplicas idénticas, con lo que se supera el grave problema de hetereogeneidad de las muestras inherente asociado al uso de animales de experimentación.

Suponen una economía en el uso de reactivos o drogas a estudiar pues al realizarse en volúmenes reducidos, y con un acceso directo de las células a la droga las concentraciones requeridas son mucho más bajas que en animal completo. Es diferente el coste de investigación de un nuevo fármaco para la empresa farmaceútica que está desarrollando moléculas si ha de sintetizar de cada una de las que ha de probar en cantidades del orden del gramo (para el estudio en animales) a que baste con pocos miligramos.

La investigación biomédica supone el sacrificio cada año de muchos miles de animales de experimentación. El cultivo celular no puede reemplazar siempre al ensayo 'in vivo' pero es una alternativa válida en muchas situaciones. Incluso un cultivo celular primario permite realizar experimentos que suponen el sacrificio de uno o pocos animales, pero con ellos se pueden ensayar un número de condiciones experimentales que pueden suponer si el estudio se hace con animales de experimentación el sacrificio de decenas o cientos.

El crecimiento de las células animales es mucho más lento que el de los contaminantes más habituales (hongos, levaduras, bacterias, micoplasmas y otros) y además, dado que proceden de organismos pluricelulares, son incapaces de crecer en ausencia de una compleja mezcla de nutrientes que simula el plasma o el fluido intersticial. Esto supone la necesidad de mantener las condiciones de asepsia en todo momento, lo cual es limitante a nivel tanto del instrumental requerido como del personal cualificado para su manipulación.

El costo de producción de 1 g de tejido en cultivo es más de 10 veces superior al obtenido en el animal. Asimismo existe una limitación de producción, que es del orden de 10 g de células en un laboratorio normal, y que para ser superior a 100 g requiere instalaciones de tipo industrial.

Muchas de las líneas celulares continuas son inestables, como consecuencia de la dotación cromosómica aneuploide. La población celular puede variar su composición si alguna de las subpoblaciones celulares es capaz de crecer con una tasa ligeramente superior, es decir podemos encontrar diferencias significativas en la línea celular de una generación a la siguiente. La única manera de evitarlo es emplear líneas estables que se resiembran a partir de un stock congelado cada determinado tiempo, o después de un determinado número de generaciones.

Cuando nos referimos a un cultivo celular nos estamos refiriendo exactamente a un disgregado celular de un tejido de origen y que se diferencia de éste en que:

Cuando se establece el cultivo, las células se desdiferencian, y entre otras cosas se hacen móviles e inician su proliferación. Esta particularidad puede, en algunos casos ser revertida por procedimientos de diferenciación inducida por hormonas, confluencia o inductores químicos, pero no está claro si el estado rediferenciado es equivalente al estado de diferenciación 'in vivo'.

Por todo lo anterior hay que ser precavidos en cuanto a la validez de los resultados obtenidos in vitro, con respecto a lo que pueda observarse in vivo. Sin embargo, actualmente se están realizando gran cantidad de estudios de validación de modelos in vitro como parte del desarrollo de los métodos alternativos a la experimentación animal.