VENTAJAS Y APLICACIONES DE LOS CULTIVOS CELULARES

VENTAJAS Y APLICACIONES DE
LOS CULTIVOS CELULARES
Dra. Virginia Perdomo
Células animales y parásitos
Ventajas:
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Permiten un control preciso y fino del medio
ambiente.
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Caracterización y homogeneidad de la muestra.
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Economía.
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Cuestiones éticas.
Desventajas:
a) Técnica sensible.
b) Cantidad y coste.
c) Inestabilidad.
d) Desdiferenciación e identificación de las células.
e) Validez del modelo 'in vitro'. En realidad, un cultivo celular es un disgregado
celular de un tejido y se diferencia de éste en que:
—  se ha perdido la organización espacial tridimensional propia del
tejido
—  se han perdido las interacciones entre los distintos tipos celulares y
entre las células y la matriz extracelular.
—  carece
de los componentes sistémicos implicados en la regulación
de la homeostasis “in vivo”, especialmente los sistemas nervioso y endocrino.
—  La
presión parcial de O2 es reducida. La energía se obtiene
principalmente a través de la glicolisis, ya que el ciclo de Krebs juega un papel
muy reducido.
Por tanto, hemos de ser precavidos en cuanto a la validez de los resultados
obtenidos “in vitro” porque pueden diferir de lo que pueda observarse “in vivo”.
Aplicaciones: Investigación Básica
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Actividad intracelular. Estudia los mecanismos implicados en los diferentes
procesos intracelulares, como por ej: transcripción de DNA, síntesis de
proteínas, metabolismo energético, ciclo celular, diferenciación, apoptosis, etc.
Flujo intracelular de biomoléculas. Estudia los movimientos intracelulares
de sustancias y señales asociadas a los diferentes procesos fisiológicos. Ej.:
procesamiento del ARN, el movimiento del ARN desde el núcleo hacia el
citoplasma, el movimiento de las proteínas hacia diversas organélas, el
ensamblaje y desensamblaje de los microtúbulos, etc.
Genómica y proteómica. Análisis genético, infección, transformación celular,
inmortalización, senescencia, expresión génica, rutas metabólicas, etc.
Ecología celular. El estudio de las condiciones ambientales responsables del
mantenimiento de la funcionalidad celular y de su diferenciación, el estudio de
las necesidades nutricionales, la cinética de la población celular, etc.
Interacciones celulares. Estudia los procesos de inducción embrionaria,
cooperación metabólica, inhibición por contacto o por adhesión, interacciones
célula-célula. Ejemplo: morfogénesis, proliferación celular, adhesión celular,
interacciones con la matriz, invasión celular, etc.
Western blot
Real time PCR
MTT-Viabilidad celular
Reporter Genes
FAGOCITOSIS
ENSAYO DE HERIDA- MIGRACIÓN
CELULAR
Microscopia confocal
TIME-LAPSE RECORDING
Fluorescence in situ hybridization (FISH)
in situ molecular hybridization
CITOMETRÍA
DE FLUJO
FUSIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS:
• Estudiar el control de la división celular y la
expresion de genes,
• Estudiar transformaciones malignas,
• Obtener replicaciones virales,
• Mapeo de cromosomas o genes
• Producción de anticuerpos monoclonales
por producción de hibridomas.
TRANSFERENCIA DE ADN
Aplicaciones: Investigación Aplicada
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Virología. establecimiento de condiciones de cultivo de virus animales y
de plantas, producción de vacunas antivirales, etc.
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Biotecnología. producción industrial de fármacos en biorreactores
(interferón, insulina, hormona de crecimiento, etc.), vacunas virales y de
proteínas más complejas que son glicosiladas deben producirse en células
animales.
Ingeniería de proteínas. Por la producción de proteínas en líneas
celulares: interferón, insulina, hormona de crecimiento.
Producción de productos biológicos mediante la tecnología del
ADN recombinante en cultivo celular incluyen enzimas, hormonas
sintéticas, inmunobiológicos (anticuperpos monoclonales, interleucinas,
linfoquinas y agentes anticancerígenos).
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Aplicaciones: Investigación Aplicada
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Inmunología. Producción de anticuerpos monoclonales, señalización,
fenómenos de inflamación.
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Farmacología. Efecto de diversos fármacos, interacciones con el
receptor, fenómenos de resistencia, etc.
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Ingeniería de tejidos. Producción de tejidos artificiales (piel, cartílagos)
para el tratamiento de grandes quemados, injertos o autotransplantes,
desdiferenciación y diferenciación inducida, etc.
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Cultivo de tejidos e ingeniería. El cultivo celular es un componente
fundamental del cultivo de tejidos y la ingeniería de tejidos, ya que
establece los conocimientos básicos del crecimiento y mantenimiento de
células ex vivo.
Vacunas. En la actualidad las vacunas para enfermedades como el polio,
sarampión, paperas, rubeóla y varicela se producen en cultivos de células
de mamíferos. En marzo del 2009 se usó esta técnica para producir la
primer partida de vacunas (destinadas al testeo) para la influenza HIN1.
También podrían producirse vacunas basadas en ADN recombinante con
vectores derivados de adenovirus humanos, causantes del resfrío común.
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Aplicaciones: Investigación Aplicada
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Aplicaciones médicas. Es utilizado en técnicas de alto costo y
complejidad, como ser, mantenimiento y producción de tejido para
trasplantes, aislamiento y terapias de células madres (transplantes de
médula ósea, reemplazo de piel a partir del aislamiento de queratinocitos,
células cerebrales, células pancreáticas para el tratamiento de diabetes),
fertilización in vitro y transferencia embrionaria, Inyección
intracitoplasmática de espermatozoides, criopreservación de embriones,
Cultivo de blastocistos, cocultivo los embriones, etc. 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,
etc.
Toxicología. citotoxicidad, mutagénesis, carcinogénesis, etc.
Odontología. Cultivo de células madre de ligamento periodontal y células
troncales de la pulpa dental, para su utilización en regeneración
periodontal como herramientas de trabajo en investigación o en medicina
regenerativa.
Aplicaciones: Investigación Aplicada
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Oncología. Se utiliza para estudio in vitro de distintas células tumorales
(caracterizadas o no), y son de tipo morfológicos (observación en fresco
o coloraciones post fijación), funcionales (viabilidad celular, adhesión,
ensayos cronogenicos, migración, actividad enzimática, citotoxicidad),
mixtos (morfológicos y funcionales, como inmunofluorescencia) o
cromosómicos (cariotipos, traslocaciones, regiones homogéneamente
teñidas).
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Parasitología. Se utiliza para caracterización de cepas, estudio de
resistencia a drogas, caracterización de la actividad antiparasitaria de
nuevas drogas o compuestos, etc. Toxoplasma, Amebas, Giardia,
Trichomonas, Leishmania, Plasmodium.
Estudios de interacción y señalización celular, en la diferenciación
y en el desarrollo.
Salud ocupacional. Mediante ensayos citogenéticos que permiten
detectar daño genético a nivel celular, donde los cultivos de linfocitos de
sangre periférica son una herramienta para aplicar ensayos como: Ensayo
de Micronucleos, aberraciones cromosómicas, Intercambio de Cromatides
Hermanas, de trabajadores expuestos a algún agente citotóxico.
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Cultivo de tejidos vegetales
Ventajas:
El cultivo in vitro es una práctica biotecnológica que tiene muchas ventajas:
—  favorece la reproducción y multiplicación rápida de los tejidos
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se obtienen cultivos sanos, libres de virus y agentes patógenes, lo cual es muy
importante desde el punto de vista de la seguridad alimentaria
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mejor planificación durante el año dado que es posible obtener material para la
siembra a lo largo de todo el año
se facilita la reproducción de especies de difícil reproducción o de crecimiento
lento.
uniformidad y reproducibilidad
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obtención de un producto “superior”
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aplicable a un amplio espectro de especies
ahorro de espacio
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alta tasa de multiplicación
disminución de costes
Ventajas de la Micropropagación
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Permite la obtención de plantas de alto registro fitosanitario, ya que al someter al
tejido vegetal a este sistema de cultivo se eliminan totalmente las enfermedades
de tipo bacteriano y fúngico y en algunas ocasiones las de tipo viral.
Las plantas obtenidas por este sistema son réplicas exactas entre si y fieles
copias de la planta progenitora.
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El número de individuos obtenidos por este método es muy superior al obtenido
por cualquier otro método de propagación.
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En algunas ocasiones es posible acortar los tiempos de producción de plantas.
Permite tener en espacios relativamente pequeños con un gran número de
plantas.
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Facilita el almacenaje y transporte de plantas reales o potenciales.
Elimina los problemas de largas cuarentenas a que son sometidas las plantas en
las fronteras cuando se trata de introducirlas de un país a otro.
Posibilita incrementar rápidamente nuevos materiales.
Permite controlar las condiciones ambientales, debido a su independencia de los
mismos (luz, temperatura y humedad controlada).
Permite estudiar diversos procesos fisiológicos.
Desventajas:
Debido a lo sofisticado de la técnica, la micropropagación es
restringida y aplicada solo en laboratorios de investigación o en
grandes empresas que cuentan con recursos para el mantenimiento
del proceso y hacerlo costeable económicamente, lo cual es un
hecho debido a la gran cantidad de plantas que se obtienen.
Es justificable el método solo en plantas con reproducción natural
difícil, plantas en peligro de extinción, plantas con características
importantes únicas como las transgénicas y plantas de uso
ornamental con valor unitario elevado.
Aplicaciones de los cultivos vegetales:
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Propagación masiva de plantas (micropropagación).
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Permite cultivar: células, tejidos, órganos, semillas, embriones y obtener
individuos selectos en forma rápida (micropropagación).
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Clonación de individuos de características agronómicas muy
deseables durante todo el año
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Obtención de plantas libres de virus (cultivo de meristemas).
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La multiplicación vegetal de plantas con reproducción lenta o
dificultosa (como las orquídeas), o acelerar la producción de plantas
bianuales (cultivo de meristemas).
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Mejora sanitaria (Microinjerto)
Aplicaciones de los cultivos vegetales:
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Producción de semillas sintéticas
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Conservación de germoplasma
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Obtención de metabolitos secundarios (Cultivo de células y órganos
vegetales en biorreactores), Ej.: mentol, paclitaxel, vincristina, taxol, y
algunos edulcorantes.
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Producción de nuevos híbridos (micropropagación).
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Mejora genética de plantas Germinación de semillas.
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Producción de haploides.
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Estudios fisiológicos diversos.
Muchas gracias por su atención…