Cultivo de tejidos

El cultivo de tejidos consiste en el crecimiento de tejidos o células en un medio artificial separado del organismo progenitor. Esta técnica también se denomina micropropagación . Generalmente, se facilita mediante el uso de un medio de cultivo líquido, semisólido o sólido , como caldo o agar . El término cultivo de tejidos se refiere comúnmente al cultivo de células y tejidos animales, mientras que el término más específico, cultivo de tejidos vegetales, se utiliza para las plantas. El término «cultivo de tejidos» fue acuñado por el patólogo estadounidense Montrose Thomas Burrows . ^{[ 1 ]}

En 1885, Wilhelm Roux extrajo una sección de la placa medular de un embrión de pollo y la mantuvo en una solución salina tibia durante varios días, estableciendo el principio básico del cultivo de tejidos. En 1907, el zoólogo Ross Granville Harrison demostró el crecimiento de células embrionarias de rana que darían origen a células nerviosas en un medio de linfa coagulada . En 1913, E. Steinhardt, C. Israeli y R. A. Lambert cultivaron el virus vaccinia en fragmentos de tejido corneal de cobaya . ^{[ 2 ]} En 1996, se utilizó por primera vez tejido regenerativo para reemplazar un pequeño segmento de uretra, lo que llevó a comprender que la técnica de obtener muestras de tejido, cultivarlas fuera del cuerpo sin un andamio y volver a aplicarlas, solo puede utilizarse para distancias pequeñas de menos de 1 cm. ^{[ 3 ]} 

Gottlieb Haberlandt fue el primero en señalar las posibilidades del cultivo de tejidos aislados, el cultivo de tejidos vegetales . ^{[ 4 ]} Sugirió que, mediante el cultivo de tejidos, se podrían determinar las potencialidades de las células individuales, así como las influencias recíprocas de los tejidos entre sí. Desde las afirmaciones originales de Haberlandt, se han desarrollado métodos para el cultivo de tejidos y células, lo que ha dado lugar a importantes descubrimientos en biología y medicina. Su idea original, presentada en 1902, se denominó totipotencialidad: «Teóricamente, todas las células vegetales son capaces de dar origen a una planta completa». ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

En el uso moderno, "cultivo de tejidos" generalmente se refiere al crecimiento de células de un organismo multicelular in vitro . Estas células pueden ser células aisladas de un organismo donante ( células primarias ) o una línea celular inmortalizada . Las células se sumergen en un medio de cultivo que contiene nutrientes esenciales y fuentes de energía necesarias para su supervivencia. ^{[ 8 ]} Por lo tanto, en su sentido más amplio, "cultivo de tejidos" se usa a menudo indistintamente con " cultivo celular ". Por otro lado, el significado estricto de "cultivo de tejidos" se refiere al cultivo de fragmentos de tejido, es decir, cultivo de explantes .

El cultivo de tejidos es una herramienta importante para el estudio de la biología de las células de organismos multicelulares. Proporciona un modelo in vitro del tejido en un entorno bien definido que puede manipularse y analizarse fácilmente. En el cultivo de tejidos animales, las células pueden cultivarse como monocapas bidimensionales (cultivo convencional) o dentro de andamios fibrosos o geles para obtener estructuras tridimensionales más naturalistas similares a los tejidos (cultivo 3D). Eric Simon, en un informe de una subvención SBIR de los NIH de 1988, demostró que la electrohilatura podía utilizarse para producir andamios fibrosos poliméricos a nano y submicrometría específicamente destinados a su uso como sustratos celulares y tisulares in vitro . Este uso temprano de redes fibrosas electrohiladas para el cultivo celular y la ingeniería de tejidos demostró que varios tipos de células se adherirían y proliferarían sobre fibras de policarbonato. Se observó que, a diferencia de la morfología aplanada que se observa típicamente en el cultivo 2D, las células cultivadas en las fibras electrohiladas exhibían una morfología tridimensional más redondeada, generalmente observada en los tejidos in vivo . ^{[ 9 ]}

El cultivo de tejidos vegetales, en particular, se centra en el crecimiento de plantas completas a partir de pequeños fragmentos de tejido vegetal cultivados en un medio. ^{[ 10 ]} La técnica del cultivo de tejidos vegetales, es decir, el cultivo de células o tejidos vegetales en un medio artificial suplementado con los nutrientes necesarios, tiene numerosas aplicaciones en la propagación clonal eficiente (fiel a la especie o similar), que puede resultar difícil mediante métodos de mejoramiento convencionales. El cultivo de tejidos se utiliza en la creación de plantas genéticamente modificadas , ya que permite a los científicos introducir cambios en el ADN del tejido vegetal mediante Agrobacterium tumefaciens o una pistola génica y, posteriormente, generar una planta completa a partir de estas células modificadas. ^{[ 11 ]}

Los cultivos de tejidos se utilizan comúnmente en la propagación de plantas . ^{[ 12 ] [ 13 ]} La ventaja de esta propagación vegetativa es que permite obtener una gran cantidad de material homogéneo, lo cual es de gran importancia en la propagación de valiosos cultivares de plantas ornamentales, ^{[ 13 ]} y portainjertos para árboles frutales . Además, se pueden obtener plantas frutales o flores libres de virus , fitoplasmas y viroides . ^{[ 14 ]}

Debido a que las células vegetales son totipotentes, agregar hormonas de crecimiento al medio puede desencadenar que las células del callo desarrollen raíces, brotes y plantas completas. ^{[ 15 ]}

Existen tres métodos comunes para establecer cultivos celulares a partir de animales. El primero es el cultivo de órganos, donde se utilizan órganos completos de embriones o partes de órganos adultos para iniciar el cultivo in vitro . Estas células conservan su carácter diferenciado y su actividad funcional en el cultivo de órganos. El segundo método es el cultivo de explantes primarios, en el que fragmentos derivados de tejido animal se adhieren a una superficie mediante un componente de la matriz extracelular (MEC), como el colágeno o un coágulo de plasma. Este cultivo se conoce como explante primario, y las células que migran se denominan crecimiento celular. Este método se ha utilizado para analizar las características de crecimiento de las células cancerosas en comparación con sus contrapartes normales. ^{[ 16 ]} El tercer método es el cultivo celular, del cual existen tres tipos: (1) cultivo de células precursoras, es decir, células indiferenciadas que se diferenciarán; (2) cultivo de células diferenciadas, es decir, células completamente diferenciadas que han perdido la capacidad de diferenciarse aún más; y (3) cultivo de células madre, es decir, células indiferenciadas que pueden desarrollarse en cualquier tipo de célula. ^{[ 16 ]}

El cultivo de células animales se utiliza para muchos fines de investigación y negocios comerciales, así como para:

• Producción de vacunas
• Producción de anticuerpos monoclonales
• Producción de enzimas y hormonas
• Piel y otros tejidos y órganos in vitro mediante cultivo de células madre.
• Cultivo viral ^{[ 17 ]}

Las líneas celulares inmortalizadas pueden establecerse mediante diversos métodos, como el aislamiento a partir de cánceres naturales, la expresión artificial de genes que desregulan el ciclo celular y la tecnología de hibridomas . Las líneas celulares suelen depositarse y obtenerse de repositorios centralizados de líneas celulares, como la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC) .

El subcultivo es la transferencia de células de un cultivo para iniciar uno nuevo. Durante este proceso, las células proliferantes se subdividen para formar nuevas líneas celulares. ^{[ 18 ]}

La ciencia más avanzada en el cultivo de tejidos se centra actualmente en las células madre . Las células madre son un tipo de célula primitiva con la capacidad de diferenciarse en los 220 tipos celulares que se encuentran en el cuerpo humano, lo que permite su uso en el reemplazo de tejidos y órganos. Las células madre se pueden obtener de la sangre, el tejido cerebral o el tejido muscular, pero las más importantes provienen de embriones tempranos, que tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier otro tipo de célula. ^{[ 17 ]}

• cultivo celular
• Carne cultivada
• Microfisiometría
• Cultivo de órganos
• Cultivo de tejidos vegetales