Mutación Génetica

   MUTACIÓN GÉNETICA

   

    En Genética se denomina mutación genética, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. Estas mutaciones pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las proteínas resultantes. Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína. De lo contrario puede tener consecuencias severas, como por ejemplo:

• La sustitución de valina por ácido glutámico en la posición 6 de la cadena polipéptidica de la beta-globina da lugar a la enfermedad anemia falciforme en individuos homocigóticos debido a que la cadena modificada tiene tendencia a cristalizar a bajas concentraciones de oxígeno.
• Las proteínas del colágeno constituyen una familia de moléculas estructuralmente relacionadas que son vitales para la integridad de muchos tejidos incluídos la piel y los huesos. La molécula madura del colágeno está compuesta por 3 cadenas polipeptídicas unidas en una triple hélice. Las cadenas se asocian primero por su extremo C-terminal y luego se enroscan hacia el extremo N-terminal. Para lograr este plegado, las cadenas de colágeno tienen una estructura repetitiva de 3 aminoácidos: glicina - X - Y (X es generalmente prolina y Y puede ser cualquiera de un gran rango de aminoácidos). Una mutación puntual que cambie un solo aminoácido puede distorsionar la asociación de las cadenas por su extremo C-terminal evitando la formación de la triple hélice, lo que puede tener consecuencias severas. Una cadena mutante puede evitar la formación de la triple hélice, aún cuando haya 2 monómeros de tipo salvaje. Al no tratarse de una enzima, la pequeña cantidad de colágeno funcional producido no puede ser regulada. La consecuencia puede ser la condición dominante letal osteogénesis imperfecta.

    Entre las mutaciones genéticas podemos distinguir:

• Mutación por sustitución de bases: Se producen al cambiar en una posición un par de bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los nucleótidos de una cadena). Distinguimos dos tipos que se producen por diferentes mecanismos bioquímicos:
  
  • Mutaciones transicionales o simplemente transiciones, cuando un par de bases es sustituido por su alternativa del mismo tipo. Las dos bases púricas son adenina (A) y guanina (G), y las dos pirimídicas son citosina (C) y timina (T). La sustitución de un par AT, por ejemplo, por un par GC, sería una transición.
  • Mutaciones transversionales o transversiones, cuando un par de bases es sustituida por otra del otro tipo. Por ejemplo, la sustitución del par AT por TA o por CG.

• Mutaciones de corrimiento , cuando se añaden o se quitan pares de nucleótidos alterándose la longitud de la cadena. Si se añaden o quitan pares en un número que no sea múltiplo de tres (es decir si no se trata de un número exacto de codones), las consecuencias son especialmente graves, porque a partir de ese punto, y no sólo en él, toda la información queda alterada. Hay dos casos:
  • Mutación por pérdida o deleción de nucleótidos: En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y la cadena se acorta en una unidad.
  • Mutación por inserción de nuevos nucleótidos: Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya había, alargándose correspondientemente la cadena.

• Mutaciones en los sitios de corte y empalme (Splicing)

Las mutaciones de corrimiento del marco de lectura también pueden surgir por mutaciones que interfieren con el splicing del ARN mensajero. El comienzo y final de cada intrón en un gen están definidos por secuencias conservadas de ADN. Si un nucleótido muta en una de las posiciones altamente conservada, el sitio no funcionará más, con las consecuencias predecibles para el ARNm maduro y la proteína codificada. Hay muchos ejemplos de estas mutaciones, por ejemplo, algunas mutaciones en el gen de la beta globina en la beta talasemia son causadas por mutaciones de los sitios de splicing.

Regulación y Homeostasis (Parte V)

Mecanismo de Regulación Hormonal: Existen varios mecanismos de regulación mediante los cuales, las hormonas mantienen el equilibrio entre el medio interno y externo del organismos (homeostasis). A.- la secreción de algunas hormonas es regulada directamente por la necesidad de disponer de ellas. Un nivel alto de calcio en la sangre suprime la producción de paratormona , un nivel bajo la estimula. El nivel de azúcar en la sangre actúa directamente sobre los islotes de Langerhans promoviendo en ellos la respuesta apropiada; la presión osmótica de la sangre desencadena la producción de vasopresina y por consiguiente su propio reajuste, esto se hace con la ayuda del sistema nervioso. B.- En algunos casos, la respuesta de una glándula a nivel de la sustancia que ella regula, tiende a ser lenta. La demora en la respuesta puede causar fluctuaciones nada beneficiosas por encima y por debajo del nivel deseado. Esto se puede corregir con la acción de una segunda hormona que actúa antagónicamente con respecto a la primera. La acción antagónica de un par de hormonas que serían, la insulina-glucagón y paratormona , proporciona al organismo un mecanismo de control y regulación para restablecer el equilibrio homeostático cuando ocurra cualquier perturbación. C.- En tercer lugar existe otro sistema de autorregulación que produce una relación entre la tirotropina y la tiroxina ; en donde quiera que una hormona estimule la producción de la segunda hormona, se encuentra que la segunda actúa a la vez en el sentido de suprimir la producción de la primera. Podemos decir también, que este mecanismo está dado por la manera como los altos niveles de estrógeno mantienen constante la producción de tirotropina , aquí se trata de un sistema de autorregulación para mantener la homeostasis. Regulación nerviosa y hormonal: Muchos estímulos provocan una respuesta casi inmediata, un pinchazo en una mano provoca el retiro de la parte afectada inmediatamente, la visión de un objeto peligroso determina un comportamiento preventivo en seguida. Es necesario un control rápido que alerte de tales situaciones al organismo frente a la realidad, este tipo de coordinación se verifica por medio de nervios sensitivos que conducen la sensación hasta el centro nervioso y nervios motores que llevan la orden emanada de dicho centro hasta el órgano encargado de ejecutarla. Es lógico pensar que en los organismos más complejos la respuesta en algunos casos debe ser inmediata, interviniendo la coordinación nerviosa y en otros la respuesta es lenta y se efectúa por medio de la coordinación hormonal. Cuanto mas evolucionado es un organismo más complejo será el mecanismo de regulación y coordinación que éste debe desarrollar, el ser humano no está excento de esta regla ya que todos los actos de la vida están coordinados y regulados por el sistema nervioso.

Regulación y Homeostasis (Parte IV)

    Mecanismos adaptativos para mantener la regulación del medio interno: Los mamíferos se adaptan a los excesos de temperatura y buscan mecanismos que les permita controlarlos, ellos buscan alternativas para protegerse de las temperaturas que les afecten su organismo, existen en el organismo sistemas que les permiten controlarla y poder mantener el equilibrio con el medio ambiente. 

    Las migraciones: constituyen mecanismos adaptativos que les permiten regular su medio interno, éstas, pueden ser altitudinales, que son las que están asociadas a los cambios de clima y se ve más que todo en las aves y mamíferos, ya que buscan mejores condiciones ambientales que les permita sobrevivir. Existen otros mamíferos, como las ballenas que realizan migraciones latitudinales en busca de alimentos y de mejores condiciones que les permitan conservar el calor en los depósitos de grasa que hay en su piel, para regular la temperatura y el metabolismo.

    Hibernación ; la realizan los animales para ajustar el gasto energético, en el período que antecede a la hibernación, los animales se preparan fisiológicamente sobrealimentándose y depositando grasa en su organismo y esto les provoca la quietud en su organismo.

    En los animales que hibernan se producen cambios fisiológicos, pero no dejan de percibir las alteraciones del medio exterior. Cuando la temperatura desciende de forma brusca y sostenida, el cerebro envía corrientes a los músculos para ponerlos en movimiento y el individuo comienza a titiritar, éste es un mecanismo automático de los músculos del esqueleto provocando escalofrío, en ese momento decimos se me puso la piel de gallina, porque hubo contracciones en la musculatura lisa de la piel; en muchos mamíferos y pájaros la contracción de estos músculos provoca la erección de plumas o pelos, lo que produce una capa de aire que rodea al cuerpo y sigue como aislante térmico. 

    La estivación: Es el nombre que se le da a los animales que reducen sus funciones metabólicas para sobrevivir en zonas templadas que afrontan períodos de sequía prolongados. Un ejemplo de este mecanismo adaptativo es el del camello. Una de las ventajas de este animal es que excreta una orina más concentrada, lo que significa que no requiere de tanta agua para disolver sus productos de desecho, además él puede perder proporcionalmente más aguan que el ser humano y seguir funcionando bien. Otra característica de los camellos es que toleran las fluctuaciones de la temperatura interna hasta 6 ºC.

Regulación y Homeostasis (Parte III)

Cuando aumenta la temperatura se excita el nervio vago y los procesos de combustión disminuyen, se dilatan los vasos cutáneos para aumentar la irradiación de calor, aumentado además la sudoración. Regulación del azúcar en sangre: La glucosa es el principal carbohidrato combustible presente en la sangre y, en el caso de muchos órganos, el combustible básico. El plasma sanguíneo lo conduce a todas partes del cuerpo.     En el tejido adiposo es la materia prima de la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) y del glicerol activado necesario para convertir los ácidos grasos inestables en grasas neutras más estables (esterificación). El metabolismo de la glucosa es importante en el uso, la restitución y la distribución de todos los mecanismos metabólicos, de manera pues, que las alteraciones bruscas de las concentraciones de azúcar en sangre afectan el funcionamiento y la salud del organismo poniendo en peligro su vida. Cuando las concentraciones de azúcar son bajas se debe a que el encéfalo consume por completo la glucosa como combustible. Varias hormonas actúan conjuntamente para que el azúcar de la sangre se mantenga estable, pero la más importante es la insulina.     Un gran número de órganos están encargados de mantener la glucosa en sangre a un nivel constante, estos son, el hígado, el páncreas, la porción medular de la glándula suprarrenal y el hipotálamo, éste, sirve como centro regulador principal. Cuando se toma alimento, entran grandes cantidades de glucosa a la sangre a través de la vena porta la cual va del intestino delgado al hígado, en el hígado se metabolizan la glucosa a glicógeno que va a ser almacenado. Para que se mantenga el nivel de azúcar sanguíneo, el hígado libera pequeñas cantidades de glucosa en la vena hepática que va del hígado al corazón a través de la vena cava.

Regulación y Homeostasis (Parte II)

    En aves y mamíferos la producción de calor está equilibrada de modo dinámico con la pérdida de éste, de modo que se mantiene siempre una temperatura interna constante en su cuerpo. Se dice que estos animales son de sangre caliente o homeotermos.

    Existen una serie de mecanismos reguladores en los seres vivos que les hace mantener constante su temperatura, si estos mecanismos no existieran se originarían alteraciones a nivel del sistema nervioso e incluso podrían ocasionar la muerte.

    Regulación de la temperatura: La homeostasis es el método por medio del cual se mantiene constante la temperatura del cuerpo de un animal de sangre caliente, si se eleva la temperatura del ambiente externo, una región especial del encéfalo, el hipotálamo, estimula la transpiración de la glándulas sudoríparas. El hipotálamo está formado por un tejido particularmente sensitivo a los cambios de temperatura de la sangre que pasa por él.

El aumento en la transpiración enfría el cuerpo, esto se debe al hecho de que las moléculas de agua absorben calor del cuerpo cuando se evaporan de la superficie de la piel, a medida que la temperatura del cuerpo desciende, disminuye la estimulación del hipotálamo, esto produce una reducción en la velocidad de transpiración.

    Función del hipotálamo: La constante de la temperatura se mantiene gracias aun sistema automático llamado termostato que se encuentra en el hipotálamo, que controla la temperatura corporal y dispara los mecanismos apropiados de regulación.

    Aunque la superficie de la piel está cubierta de receptores para el calor y el frío, éstos no están directamente implicados en la regulación de la temperatura interna, los receptores de la piel únicamente señalan cambios de temperatura externa y estas señales se dirigen a los centros conscientes del cerebro, no pasando por el centro inconsciente del hipotálamo.

    La hormona tiroidea aumenta el ritmo metabólico, la piel de una persona cuyas glándulas tiroideas no funcionan normalmente siempre está fría y se quejan de la falta de calor en su cuerpo. Las glándulas tiroideas como las sexuales se encuentran bajo el control de la hipófisis que a su vez está regulada por el hipotálamo, si sigue en descenso la temperatura la glándula suprarrenal produce adrenalina, que también eleva el ritmo metabólico del cuerpo aumentado la producción de calor.

    En los sistemas homeostáticos, funciona un mecanismo de retroalimentación, mediante lo cual lo que sale del sistema, entra nuevamente girando las instrucciones o provocando la respuesta adecuada para mantener el equilibrio.

 

     Se conocen dos tipos de retroalimentación en los sistemas autorreguladores:

 

La retroalimentación negativa					Es la que produce un cambio en la dirección del sistema y lo dirige en otro sentido, se llama también retroalimentación correctiva, por ejemplo, en el caso humano el aumento de sudor por efecto de un ejercicio físico continuo trae como respuesta la disminución de la temperatura del cuerpo.
La retroalimentación positiva					trabaja en la misma dirección del sistema y más bien es reforzada.

 

Regulación y Homeostasis (Parte I)

REGULACIÓN  Y HOMEOSTASIS

Todo ser vivo, tanto los organismos simples como los ya evolucionados, realizan una serie de funciones que deben ser coordinadas y reguladas para que se desarrollen adecuadamente. Esta regulación es necesaria para responder a los estímulos y adaptarse a los cambios del medio ambiente, esto permite a los seres vivos vivir en armonía con su medio ambiente.     Una característica sorprendente del medio interno es la de permanecer constante, sin importar los cambios, algunas veces severos, con las condiciones externas. La temperatura del ambiente externo puede variar desde el punto de congelación hasta más de 38ºC, sin embargo la temperatura interna permanece cerca de 37ºC.

El fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878) dijo: "todos los mecanismos vivientes, tan variados como son, tienen un solo objeto: el de preservar constantes condiciones de la vida en el medio interno".     El principio de Bernard, el ambiente interno provee una forma de considerar la multitud de actividades fisiológicas dentro de un organismo complejo; como consecuencia muchos controles fisiológicos han evolucionado para mantener el medio interno sin variaciones.     Una de las características más importantes de los mecanismos fisiológicos de control,es la de estar dentro del sistema que regulan. Estos controles manifiestan el sistema de equilibrio, que es aquel, cuyas características totales no cambian.     El estado de equilibrio dinámico en los seres vivos se llama homeostasis, y se consigue por medio de mecanismos de autorregulación, la respuesta a un aumento o descenso en la cantidad de alguna sustancia en el cuerpo es característico de todos los sistemas homeostáticos. La temperatura corporal de un animal poiquilotermo es la misma del ambiente y por eso son llamados de sangre fría ( ranas, culebras, lagartijas) pero aun cuando estos animales varían su temperatura de acuerdo con el ambiente, en algún momento son capaces de mantenerla constante, mediante respuesta de comportamiento que les permite sobrevivir, la capacidad que tienen los animales para regular su temperatura influye directamente en la regulación de reacciones enzimáticas y químicas, esto les permite permanecer en equilibrio ante los cambios bruscos de temperatura, por mucho que varíen las condiciones ambientales.

Cultivo Celular (Parte VII)

LÍNEAS CELULARES DE RATÓN

• MC3T3 (embrionaria craneal)

LÍNEAS CELULARES DE PLANTAS

• Nicotiana tabaccum cv. BY-2 (mantenida como un cultivo de celulas en suspensión, sirven como modelo de estudio en células vegetales)

LÍNEAS CELULARES DE OTRAS ESPECIES

• Pez cebra células ZF4 y AB9.
• Línea celular de epitelio de riñon canino Madin-Darby (MDCK)
• Células epiteliales de riñon de Xenopus A6.

Cultivo Celular (Parte VI)

CULTIVO DE CÉLULAS PROVENIENTES DE ORGANISMOS NO MAMÍFEROS

MÉTODOS DE CULTIVO DE CÉLULAS DE PLANTAS

Las células de plantas se crecen normalmente en suspensiones celulares en medio líquido o como cultivo de callos en medio sólido. El cultivo de células de plantas no diferenciadas y callos requiere del un adecuado balance de las hormonas de crecimiento vegetales auxina y citoquinina.

MÉTODOS DE CULTIVO DE BACTERIAS Y LEVADURAS

Usualmente, las cantidades pequeñas de bacterias y levaduras se crecen en medio sólido que contiene los nutrientes necesarios embebidos en un gel, tal como el agar. Mientras que grandes cantidades son crecidas en medio líquido con las células en suspensión.

MÉTODOS DE CULTIVO DE VIRUS

El cultivo de los virus requiere un sustrato de células de mamíferos, plantas, hongos o bacteria como hospedadores para el crecimiento y replicación de los virus. En las condiciones adecuadas se pueden generar virus enteros, virus recombinantes o productos virales en células diferentes a los hospedadores naturales. Dependiendo de la especie del virus y el tipo célular que se utiliza como sustrato, la replicación viral puede resultar en la lisis de la célula hospedadora y la formación de placas de lisis virales.

Cultivo Celular (Parte V)

• La investigación biomédica supone el sacrificio cada año de muchos miles de animales de experimentación. El cultivo celular no puede reemplazar siempre el ensayo "in vivo" pero es una alternativa válida en muchas situaciones.

ESTUDIOS QUE EMPLEAN CULTIVOS CELULARES

Los estudios que emplean cultivos celulaes abarcan gran número de disciplinas y aproximaciones al estudio del fenómeno celular. Son:

• Actividad celular. Estudia los mecanismos implicados en los diferentes procesos intracelulares, como por ej: transcripción de DNA, síntesis de proteínas, metabolismo energético...
• Flujo intracelular. Estudia los movimientos intracelulares de sustancias y señales asociadas a los diferentes procesos fisiológicos, como por ejemplo: ensamblaje y desensamblaje de los diferentes componentes intracelulares, movimientos del RNA: núcleo-citoplasma, movimiento de proteínas.
• Ecología celular. Estudio de las condiciones ambientales responsables del mantenimiento de la funcionalidad celular, de su diferenciación..., como por ej. estudio de las necesidades nutricionales, infecciones, estudio de la transformación celular (inducidad por virus o agentes químicos), cinética de la población celular,...
• Interacciones celulares. Estudia los procesos de inducción embrionaria, cooperación metabólica, inhibición por contacto o por adhesión, interacciones célula-célula.
• Como ejemplo de áreas de investigación fuertemente dependientes de las técnicas de cultivo celular son:
• Virología: establecimiento de condiciones de cultivo de virus animales y de plantas, producción de vacunas antivirales,...
• Investigación del cáncer
•  Inmunología
• Ingeniería de proteínas. Por la producción de proteínas en líneas celulares: interferón, insulina, hormona de crecimiento.
• Estudios de interacción y señalización celular, en la diferenciación y en el desarrollo.
• Aplicaciones diagnósticas. Por ejemplo en medicina y farmacología destacan el análisis cromosómico de células crecidas a partir de muestras de amniocentesis, detección de infecciones virales, ensayos de toxicidad,...
• Aplicaciones médicas: mantenimiento y producción de tejido para trasplantes.
• Aplicaciones industriales y agronómicas: producción pro reproducción "in vitro" de clones de plantas de interés comercial.

Cultivo Celular (Parte IV)

GENERACIÓN DE HIBRIDOMAS

Es posible fusionar células normales con una línea celular inmortalizada. Con este método se produce anticuerpos monoclonales. Brevemente, los linfocito aislados del bazo o médula ósea de un ratón inmunizado se combinan con una línea celular de mieloma inmortalizada (células del linaje B) para producir un hibridoma el cual posee la especificidad de anticuerpos de los linfocito primarios y la inmortalidad de la línea celular de mieloma. Las células de mieloma sin fusionar se seleccionan en un medio de cultivo selectivo (HA o HAT), de esta manera los linfocitos primarios mueren rápidamente y solamente las células fusionadas sobreviven. Los hibridomas productores del anticuerpo deseado se seleccionan a partir de grupos hasta llegar a colonias individuales.

APLICACIONES DEL CULTIVO CELULAR

El cultivo masivo de líneas celulares animales es fundamental para la manufactura de vacunas virales y diversos productos biotecnológicos. Los productos biológicos producidos mediante la tecnología del ADN recombinante en cultivo celular incluyen enzimas, hormonas sintéticas, inmunobiológicos (anticuerpos monoclonales, interleucinas, linfoquinas y agentes anticancerígenos). A pesar de que muchas proteínas pueden producirse mediante ADN recombinante en cultivos bacterianos, las proteínas más complejas que son glicosiladas (modificadas mediante el agregado de carbohidratos) deben producirse en células animales. Un ejemplo relevante de tales proteínas complejas es la hormona eritropoyetina. Actualmente, se están realizando investigaciones para producir tales proteínas complejas en células de insectos o de plantas superiores, debido al alto costo que implica producir tales proteínas complejas en células de mamíferos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS CULTIVOS CELULARES

Los cultivos celulares tienen una serie de ventajas innegables, pero al mismo tiempo tiene desventajas que hay que tener en consideración. Como ventajas podemos citar:

• Permiten un control preciso y fino del medio ambiente. En un cultivo se pueden controlar todos los factores del medio: Físico-químicos (pH, temperatura, presión osmótica, niveles de O2, CO2, tensión superficial...), y fisiológicos (hormonas, factores de crecimiento, densidad celular,...)
• Caracterización y homogeneidad de la muestra. Las células en cultivo de una línea celular, 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 heterogeneidad de las muestras inherente asociado al uso de animales de experimentación.
• Economía. 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 el animal completo.
• En cuanto a las desventajas del cultivo celular:
• Técnica sensible. El crecimiento de las células animales es mucho más lento que el de los contaminantes más habituales (hongos, levaduras, bacterias, micoplasmas...) 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 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.
• Cantidad y costo. 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.
• Inestabilidad. 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.

Cultivo Celular (Parte III)

CAMBIOS DE MEDIO

El objetivo de los cambios de medio es renovar los nutrientes y evitar la acumulación de productos metabólicos potencialmente tóxicos y de células muertas. En el caso de las suspensiones celulares, las células se separan del medio mediante centrifugación y se resuspenden en medio fresco. En los cultivos adherentes, el medio puede eliminarse directamente mediante aspiración y reemplazarse por el fresco.

PASE DE LAS CÉLULAS

El pase de las células supone transferir un pequeño número de células a un nuevo continente. Las células pueden cultivarse más tiempo si se pasan regularmente, ya que así se evita la senescencia asociada a situaciones prolongadas de alta densidad celular. Con cultivos en suspensión el pase se hace fácilmente, tomando una pequeña cantidad de cultivo que contenga unas pocas células y diluyéndola en un volumen mayor de medio fresco. En cultivos adherentes, las células han de ser inicialmente despegadas; esto se efectúa comúnmente con una mezcla de tripsina y EDTA, aunque actualmente existen otras mezclas de enzimas para esto. Un pequeño número de las células despegadas pueden sembrarse en un nuevo continente.

TRANSFECCIÓN Y TRANSDUCCIÓN

Otro método común en la manipulación de las células es la introducción de un DNA externo por transfección. Esto se lleva a cabo a menudo para conseguir que las células expresen una proteína de interés. Más recientemente, la transfección de RNA interferentes se han llevado a cabo como mecanismos adecuados para suprimir la expresión de un particular gen.

El DNA también puede ser introducido en las células usando virus, en métodos llamados transducción, infección o transformación. Los virus, como agentes parásitos, son adecuados para introducir DNA en células, ya que esto forma parte de su ciclo normal de reproducción.

LÍNEAS CELULARES HUMANAS ESTABLECIDAS

Una de las primeras líneas celulares humanas, obtenida de Henrietta Lacks, quien falleció de cancer de útero a partir de cuál se obtuvieron estas células. El cultivo de células HeLa que se muestra en la imagen fue teñido con Hoescht que se une al ADN coloreando de azul el núcleo.

            Las líneas celulares originadas a partir de tejido de seres humanos presentan controversias bioéticas, ya que pueden sobrevivir a los organismos parentales y ser utilizadas para el descubrimiento de tratamiento médicos muy lucrativos luego del falleciemiento de las personas que las produjeron. Una decisión pionera en este aspecto fue el fallo de la Suprema Corte de California que en 1990 determinó que los pacientes no tienen derechos propietarios sobre las líneas celulares derivadas de órganos retirados con su consentimiento.Se estima que aproximadamente el 20% de las líneas celulares humanas no corresponden al tipo de células que generalmente se asume que son. Esto se debe a que algunas líneas celulares crecen más rápido que otras y pueden contaminar cultivos de otras líneas celulares y, con el tiempo, sobrecrecer y desplazar a las células originales. El contaminante más común es la línea celular HeLa. Este hecho no es significativo cuando se estudian la propiedades generales del metabolismo celular pero es muy importante en la investigación médica enfocada en un tipo específico de células. Los resultados de tales investigaciones contendrán errores, si no están completamente equivocados en sus conclusiones, con posibles consecuencias para los desarrollos terapeúticos basados en ellos.

Cultivo Celular (Parte II)

MANTENIMIENTO DE CÉLULAS EN CULTIVO

Las células se cultivan y mantienen a una apropiada temperatura y mezcla de gases (habitualmente, 37°C, 5% CO₂ y 95% O₂) en un incubador celular. Las condiciones de cultivo varían ampliamente para cada tipo celular, y la variación de las condiciones para un tipo celular concreto, puede dar lugar a la expresión de diferentes fenotipos.

Además de la temperatura y la mezcla de gases, el factor más comúnmente variado en los sistemas de cultivo es el medio de crecimiento. Las recetas para los medios de crecimiento pueden variar en pH, concentración de glucosa, factores de crecimiento y la presencia de otros componentes nutritivos. Los factores de crecimiento usados para suplementar a los medios derivan a menudo de sangre animal, como el suero bovino. Estos ingredientes derivados de la sangre plantean una potencial contaminación con virus o priones de los productos farmacéuticos derivados. En la actualidad se tiende a minimizar o eliminar el uso de estos ingredientes cuando sea posible. Estrategias alternativas de abastecimiento involucran la sangre de los animales procedentes de países con un riesgo mínimo de encefalopatía espongiforme bovina, como Australia y Nueva Zelanda, y el uso de nutrientes purificada concentrados derivados de suero en lugar de suero animal entero para el cultivo de células.

Las células pueden crecer en suspensión o de manera adherente. Algunas células viven de forma natural sin adherirse a una superficie, como las que existen en el torrente sanguíneo. Otras necesitan una superficie, como la mayoría de células derivadas de tejidos sólidos. A las células que crecen sin unirse a una superficie se las llama cultivos en suspensión. Algunos cultivos celulares adherentes pueden crecer en plástico para el cultivo de tejidos, que puede estar recubierto con componentes de la matriz extracelular para aumentar sus propiedades de adhesión y proporcionar otras señales necesarias para el crecimiento y diferenciación. Otro tipo de cultivo adherente es el cultivo organotípico que consiste en cultivar las células en un ambiente tridimensional a diferencia de las placas de cultivo bidimensionales. Este tipo de cultivo 3D es bioquímica y fisiológicamente similar al tejido vivo. Sin embargo presenta dificultades técnicas debido a varios factores (por ejemplo: difusión).

MANIPULACIÓN DE LAS CÉLULAS EN CULTIVO

Al estar generalmente las células en continua división durante el cultivo, es normal que crezcan hasta ocupar toda el área o volumen disponible. Esto puede generar varios problemas

• Agotamiento de los nutrientes del medio
• Acumulación de células apoptóticas o necrótica.
• Inhibición de la división celular por contacto: los contactos entre células pueden desencadenar un arresto del ciclo celular
• Diferenciación celular promiscua provocada por los contactos intercelulares

Estos problemas pueden afrontarse mediante métodos de cultivo celular en esterilidad. El objetivo de estos métodos es evitar la contaminación con bacterias o levaduras que competirían por los nutrientes y/o podrían infectar y así eliminar las células. Toda manipulación se lleva a cabo, típicamente, en una campana de flujo laminar para evitar la entrada de microorganismos contaminantes. También pueden añadirse antibióticos al medio de cultivo.

Entre las manipulaciones más comunes llevadas a cabo en cultivos celulares, se encuentran los cambios de medio, el pase de las células y la transfección.