Los primeros estudios de las bases teóricas para crear un sistema artificial en el que las células o tejidos pudieran sobrevivir independientemente del organismo del cual fueran extraídos, se dieron en 1886, cuando K. von Recklinghausen logró conservar vivas por más de treinta días células sanguíneas de anfibios, y casi diez años después el biólogo francés C. Bernard lo logró con células de embrión de pollo en solución salina.

Estas investigaciones exploratorias motivaron en 1906 al biólogo alemán V. Hensen a realizar cultivos de médula embrionaria de anfibios, mediante técnicas in vitro para conocer los fenómenos que se realizan in vivo, con la finalidad de corroborar su teoría de que las terminaciones nerviosas se originaban de la lámina basal, y no a partir del cuerpo neuronal como indicaban los neurólogos S. Ramón y Cajal y W. His.

Entretanto, el primer cultivo celular, tal como se entiende en la actualidad, corresponde a R. Harrison (aunque el término fue acuñado por su discípulo M. Burrows en 1911), el cual en 1907 aisló trozos de la pared del tubo neural de un embrión de rana, observando que las células crecían durante varios días, y se iban diferenciando hasta formar fibras nerviosas.

Este importante avance permitió observar el crecimiento de las fibras nerviosas de las células embrionarias, estableciendo que éstas se formaban por expansión a partir del cuerpo neuronal y no por fusión de una cadena de células, terminando con una disputa entre investigadores de la época.

Gran parte del éxito en el mantenimiento de estos cultivos se debió a M.J.A. Carrel, por la incorporación de extracto de embrión de pollo como estimulador de crecimiento celular de los cultivos, además de la creación de instrumentos y recipientes especiales que llevan su nombre. Estas contribuciones permitieron a su creador recibir el premio Nóbel de Medicina en 1912, a la edad de 39 años.

Limitaciones y avances de los cultivos celulares

Uno de los mayores problemas que describen los investigadores para el establecimiento de los cultivos celulares es la aparición de múltiples contaminaciones, lo que propició a una investigación paralela entre líneas celulares y métodos de manipulación en condiciones de asepsia.

Los primeros avances se obtienen entre los años 1920 y 1940, cuando se desarrollaron diferentes estrategias de obtención de cultivos y de mantenimiento de las condiciones estériles, pero sin lograr una verdadera estabilidad de la línea, pues prontamente se infectaba. A partir de 1944, con el aislamiento de los primeros antibióticos, se desarrollaron numerosas aplicaciones de entre las que podemos destacar :

► En 1948, se aislaron células de la línea celular L y mostraron que eran capaces de formar clones en el subcultivo (subdivisión de un explante en desarrollo o una parte de un cultivo, en partes más pequeñas y su transferencia a un nuevo medio). Se demostró que para que una célula llegue a dividirse necesita ser alimentada con los nutrientes correctos.

► Para 1952, se estabiliza y establecen la primera línea celular continua, las actualmente bien conocidas células HeLa (línea celular de (Carcinoma de cervix humano). El medio empleado era extremadamente complejo y poco definido: plasma de pollo, extracto de embrión bovino y suero de cordón umbilical humano.

► Se establece en 1954 que el factor de crecimiento nervioso estimula el crecimiento de los axones (prolongaciones cilíndricas alargadas de una célula nerviosa) en tejidos en cultivo y fue de tanta importancia que mereció que el investigador principal recibiera el Premio Nóbel de medicina en 1986.

► En 1955, se efectúa la primera investigación sistemática de los requerimientos nutritivos de las células en cultivo, permitiendo definir que las necesidades del cultivo de soluciones corporales complejas pueden ser satisfechas por tan poco como el 1% de suero de caballo dializado en un medio definido de pequeñas moléculas (aminoácidos, azúcares y otros).

► El año de 1961 se utilizó por primera vez antibióticos para prevenir la contaminación de los cultivos de fibroblastos. Los investigadores pudieron mantener estos cultivos durante unos 12 pases, pero no consiguieron establecer líneas estables.

► El primer medio definido libre de suero capaz de mantener algunas células de mamífero en cultivo indefinidamente se consigue en 1965.

► En 1969 se empiezan a establecer las primeras líneas celulares diferenciadas de neuroblastoma (tumor congénito de origen embrionario, desarrollado por fallas en el mecanismo de mantenimiento de las funciones vitales esenciales de la célula), aislando clones que establecían procesos nerviosos y que eran eléctricamente excitables .

► La primera línea celular productora de anticuerpos monoclonales, se obtiene en 1975 (Koehler y Milstein)., cuya tecnología de obtención les valió el Premio Nóbel.

► En 1976, se demuestra que las diferentes líneas celulares requieren mezclas distintas de hormonas y factores de crecimiento para crecer en medios libres de suero.

 

En los últimos años la aplicación de la tecnología del cultivo celular ha permitido grandes avances en la comprensión de los mecanismos implicados en los procesos intracelulares e intercelulares.

Esquema típico de célula  de animal. Organelles: (1) nucleolus (2) nucleus (3) ribosome (4) vesicle,(5) rough endoplasmic reticulum (ER), (6) Golgi apparatus, (7) Cytoskeleton, (8) smooth ER, (9) mitochondria, (10) vacuole, (11) cytoplasm, (12) lysosome, (13) centrioles. http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_(biology). Consultado: 19 – 01 - 2005

A pesar de que el primer animal del que se establecieron cultivos celulares era un anfibio, poiquilotermo, rápidamente el interés se centró en el cultivo de células de animales homeotermos (especialmente humanas), por su gran interés médico. Sin embargo en los últimos años, y especialmente debido a la problemática del control de plagas e infecciones en agricultura y piscicultura, se ha desarrollado notablemente el establecimiento de líneas celulares de poiquilotermos e invertebrados.

Una serie de innovaciones como el desarrollo de medios de cultivo, el uso de antibióticos, las técnicas de tripsinización para el pasaje de células y la suplementación del medio con suero fetal bovino, permitieron el desarrollo y aplicabilidad de los cultivos de células de origen vertebrado. El empleo de técnicas de fusión celular (unión aleatoria de los componentes de dos o más células para conformar una sola), estableció las bases de la genética de células somáticas para el análisis de especies animales (incluyendo al hombre); la técnica de anticuerpos monoclonales (sustancias proteicas elaboradas por una sola célula, como reacción ante el estímulo operado por un agente extraño o antígeno); esto avances han permitido estudios en inmunología y su aplicación a nivel terapéutico.

El cultivo de tejidos ha sido considerado durante mucho tiempo como una mezcla de ciencia y arte, e inicialmente considerada como una técnica particularmente difícil de aprender. Sin embargo, estas dificultades de los comienzos están hoy en día prácticamente superadas, gracias a factores como la disponibilidad de antibióticos, los medios de composición definida, las instalaciones asépticas (salas de cultivo limpias, cabinas de flujo laminar, incubadores estériles,), dispositivos de cultivo (botellas con tapones filtrantes, placas de Petri ventiladas). Los avances técnicos y la aparición de un buen número de compañías comerciales de suministro de medios, sueros, equipo y líneas celulares han hecho del cultivo celular una tecnología, confiable y con buena reproducibilidad.

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