Crecimiento y mantenimiento celular
El cultivo celular es una técnica fundamental utilizada en la investigación de las ciencias de la vida para establecer modelos biológicos relevantes o para producir proteínas recombinantes, partículas de virus o terapias biológicas. El crecimiento y mantenimiento de células cultivadas como bacterias, levaduras y células de mamíferos se realiza en una cabina de bioseguridad (a menudo denominada campana de cultivo celular o de tejidos) utilizando una técnica estéril adecuada para evitar la contaminación microbiana y química.
Tipos de cultivo celular
Dos de los enfoques más destacados del cultivo celular de mamíferos son el cultivo primario y el cultivo continuo. Los cultivos primarios se derivan directamente de tejido humano o animal y tienen una vida útil en cultivo limitada por la senescencia celular. Los cultivos continuos se consideran "inmortales" en cultivo, ya que a menudo se derivan de tejido canceroso de pacientes.Las líneas celulares también se pueden crear inmortalizando células y se pueden propagar en serie o durante numerosos ciclos de división celular, o indefinidamente.
Categorías destacadas
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Rico en factores promotores del crecimiento, el suero fetal bovino (FBS) o el suero fetal de ternera (FCS) es un suplemento ideal para el cultivo de células de mamíferos.
Las células pueden cultivarse en suspensión o como una monocapa 2D que se adhiere al matraz de cultivo tisular o a la placa multipocillo. El método de cultivo viene determinado por el tejido de origen de las células; las células derivadas de la sangre suelen crecer en suspensión, mientras que las derivadas de tejidos sólidos suelen crecer en monocapas.
Suele considerarse que los modelos de cultivo celular en 3D (organoides y esferoides) imitan mejor el entorno in vivo de la célula que las células cultivadas en superficies 2D. Los esferoides se forman a menudo a partir de líneas celulares de cáncer o biopsias tumorales (xenoinjertos derivados de pacientes o PDX) como agregados celulares que flotan libremente en placas de fijación ultrabaja, mientras que los organoides se derivan comúnmente de células madre tisulares incrustadas y luego diferenciadas dentro de una matriz de hidrogel ECM.
Fases de crecimiento celular
Asegurar un crecimiento celular adecuado es fundamental para recopilar datos precisos de los estudios de cultivo celular. Los recuentos celulares pueden determinarse utilizando un hemocitómetro o un contador celular automatizado, que ofrece recuentos celulares más precisos.
El crecimiento celular en cultivo se produce generalmente en cuatro fases:
- Fase Lag< - Las células se están adaptando a las condiciones de cultivo y no se dividen.
- Fase log (logarítmica) de crecimiento - Las células se dividen activamente, por lo que esta es la mejor fase durante la cual evaluar el crecimiento de la población o recopilar datos. La fase logarítmica tardía es el mejor momento para el pasaje (subcultivo) de las células.
- Fase plana (estacionaria)- El crecimiento se ralentiza a medida que las células se acercan al 100% de confluencia, y las células son más susceptibles al estrés o a las lesiones a medida que se acumulan los residuos celulares y se agotan los recursos.
- Fase de declive - La población de células vivas disminuye a medida que predomina la muerte celular.
Medios de cultivo celular, suplementos y reactivos
Las células cultivadas requieren un suministro de nutrientes para su crecimiento. Los medios de cultivo de células de mamíferos deben mantener el pH fisiológico, además de proporcionar sales equilibradas, hidratos de carbono, aminoácidos, vitaminas, ácidos grasos y lípidos, proteínas y péptidos, oligoelementos y factores de crecimiento. El suero fetal bovino (FBS) es el suplemento de crecimiento más utilizado para el cultivo de células de mamíferos, ya que contiene muchos de estos nutrientes celulares esenciales y se ha demostrado que favorece el crecimiento de células y tejidos en cultivo. Para aplicaciones que requieren medios definidos o componentes animales reducidos, las formulaciones de medios xeno-free proporcionan formulaciones sin animales de composición conocida.
Dado que los medios y suplementos a menudo proporcionan nutrientes ricos para el crecimiento de microbios oportunistas, el éxito del cultivo celular requiere una técnica aséptica y una observación regular para garantizar la ausencia de contaminantes que puedan causar la muerte celular o confundir el crecimiento in vivo. Para los contaminantes microbianos comunes que no pueden observarse microscópicamente, el cribado rutinario con reactivos de detección de micoplasmas protege los cultivos y los entornos de propagación de tejidos.
Los cultivos de levaduras, como S. cerevisiae y P. pastoris (Pichia), se utilizan habitualmente en investigación para la expresión de proteínas recombinantes y estudios de función génica. Los nutrientes críticos que suelen incluirse en la formulación de un medio de cultivo de levadura son la peptona, el extracto de levadura y la dextrosa o glucosa.
Consejos y trucos para el pasaje de células
Consejos para el pasaje de células
El pasaje de células es un paso fundamental en el cultivo celular general para mantener la salud celular y un crecimiento celular óptimo. Este tutorial explica el proceso de pasaje celular, incluyendo la importancia de la confluencia y la densidad celular. El protocolo para el paso de células incluye procesos como la monitorización y el recuento de células, la tripsinización o disociación de células y la resiembra de las células en un nuevo material de cultivo.
Entornos de cultivo celular y material de cultivo
Las células cultivadas se cultivan y manipulan utilizando material de plástico estéril de un solo uso, como frascos de cultivo tisular y placas multipocillo, pipetas serológicas, filtros estériles de botella y filtros de jeringa estériles. Los matraces y las placas de cultivo tisular de plástico suelen tratarse para proporcionar una superficie hidrófila que facilite la fijación de las células adherentes. Como alternativa a las superficies 2D, las placas basadas en membranas microporosas proporcionan un entorno de crecimiento más fisiológico para ensayos celulares complejos, como la migración celular, la comunicación célula-célula y la polarización celular.
Las células cultivadas deben mantenerse a la temperatura y en el entorno gaseoso que recrea estos parámetros en el organismo del que se derivan. Los cultivos que contienen células y medios se mantienen normalmente en aparatos de incubación que proporcionan un control preciso de la temperatura y las mezclas de gases. Sin embargo, los sistemas de incubación de sobremesa a pequeña escala que emplean microfluidos y facilitan la obtención de imágenes de células en cultivo ininterrumpido pueden proporcionar los entornos más auténticos para los modelos in vitro predictivos.
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