En biología, el cultivo de explantes es una técnica para cultivar células organotípicamente de una pieza o piezas de tejido u órgano extraído de una planta o animal. El término explante se puede aplicar a muestras obtenidas de cualquier parte del organismo. El proceso de extracción se esteriliza extensamente y el cultivo se puede utilizar normalmente durante dos o tres semanas. [1]
La principal ventaja del cultivo de explantes es el mantenimiento de un entorno casi in vivo en el laboratorio durante un corto período de tiempo. Esta configuración experimental permite a los investigadores realizar experimentos y visualizar fácilmente el impacto de las pruebas. [2]
Este modelo ex vivo requiere un entorno altamente mantenido para recrear las condiciones celulares originales. La composición de la matriz extracelular, por ejemplo, debe ser exactamente similar a la de las condiciones in vivo para inducir comportamientos observados naturalmente en las células. También se debe considerar el medio de crecimiento, ya que pueden ser necesarias diferentes soluciones para diferentes experimentos. [1] [2]
El tejido debe colocarse y recolectarse en un entorno aséptico , como una campana de cultivo de tejidos de flujo laminar estéril. Las muestras a menudo se trituran y las piezas se colocan en una placa de cultivo celular que contiene medio de crecimiento . Con el tiempo, las células progenitoras migran fuera del tejido hacia la superficie del plato. Estas células primarias pueden luego expandirse y transferirse a placas frescas mediante micropropagación .
El cultivo de explantes también puede referirse al cultivo de los propios trozos de tejido , donde las células se dejan en su matriz extracelular circundante para imitar con mayor precisión el entorno in vivo , por ejemplo , cultivo de explantes de cartílago , [3] o cultivo de implantes de blastocistos. [4]
Solicitud
Históricamente, el cultivo de explantes se ha utilizado en varias áreas de la investigación biológica. La organogénesis y la morfogénesis en el feto se han estudiado con cultivos de explantes. Dado que el cultivo de explantes se hace crecer en el laboratorio, el área o las células de interés se pueden marcar con marcadores fluorescentes. Estas etiquetas transgénicas pueden ayudar a los investigadores a observar el crecimiento de células específicas. Por ejemplo, el desarrollo del tejido neural y la regeneración del sistema nervioso central se han estudiado con cultivo de explantes organotípicos. [1]
El papel de un gen específico, la expresión génica y el mecanismo de acción también se pueden estudiar con el cultivo de explantes. Ciertos factores que controlan o contribuyen al crecimiento podrían identificarse durante las diferentes etapas de la embriogénesis. Mirar el patrón de expresión permitiría rastrear dónde han estado las transcripciones de genes. La cantidad de gen que se ha expresado también podría cuantificarse. [1]
Junto con la investigación con células madre, los investigadores han logrado cultivar órganos simples derivados de células madre pluripotentes humanas autólogas. Hasta ahora se han desarrollado vejiga y tráquea. Este método intenta abordar el rechazo de tejidos y ya hay casos de trasplantes exitosos. Un equipo de investigación del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Winston-Salem, Carolina del Norte, trasplantó con éxito vejigas diseñadas con células madre a siete pacientes pediátricos que padecían vejigas con mal funcionamiento. Otro caso fue el de un equipo del University College de Londres, Reino Unido, que trasplantó una tráquea derivada de las propias células madre del paciente. [5]
Incluso con todas las ventajas del cultivo de explantes, todavía existen varias salvedades. La desventaja del cultivo de explantes es que no proporciona suficiente tiempo para estudiar las enfermedades crónicas. Aunque dos o tres semanas pueden ser tiempo suficiente para estudiar cambios agudos, no es adecuado para experimentos que requieran observaciones a largo plazo.
La investigación actual
Retina
Se han estudiado muchos procesos neurobiológicos con cultivos de explantes de retina. Comprender el desarrollo de la retina ha abierto el camino para que los investigadores estudien más de cerca la neurodegeneración patológica y las enfermedades retinianas relacionadas. Los injertos celulares derivados de la terapia con células madre retinianas son un área activa de investigación para tratar la degeneración macular, la retinitis, la pigmentosa y el glaucoma. [6]
Referencias
- ^ a b c d "Cultura de explante para estudios del desarrollo | Protocolo" . www.jove.com . Consultado el 25 de mayo de 2017 .
- ^ a b "Explantar cultivo de tejido neural" . Base de datos de educación científica de JoVE .
- ^ Orth MW y col. (2000) Recambio de cartílago en cultivos de explantes tibiales de pollo embrionario. Poult Sci 79: 990-993.
- ^ Ivan Bedzhov, Magdalena Zernicka-Goetz. (2014). Las propiedades autoorganizadoras de las células pluripotentes de ratón inician la morfogénesis tras la implantación. Celda ,; DOI: 10.1016 / j.cell.2014.01.023
- ^ Hunter, Philip (25 de mayo de 2017). "Un órgano a la vez: la investigación ha avanzado mucho para crear tejidos humanos in vitro para trasplantes, pero aún faltan décadas para los órganos complejos cultivados en laboratorio" . Informes EMBO . 15 (3): 227–230. doi : 10.1002 / embr.201438528 . ISSN 1469-221X . PMC 3989688 . PMID 24554301 .
- ^ Garg, Aakriti; Yang, Jin; Lee, Winston; Tsang, Stephen H. (2 de febrero de 2017). "Terapias con células madre en los trastornos de la retina" . Celdas . 6 (1): 4. doi : 10,3390 / cells6010004 . PMC 5371869 . PMID 28157165 .