Imagina que te gustaría plantar un jardín de flores. Puede buscar flores que se adapten perfectamente a su entorno, aunque pueden ser caras y requerir un cuidado experto. O puede elegir variedades que quizá no sean las ideales, pero que crecen en todas partes, son asequibles y no necesitan muchos cuidados. Del mismo modo, cuando se inicia un proyecto de investigación y hay que decidir si se utilizan células primarias humanas o líneas celulares inmortales, hay que tener en cuenta una serie de factores.
¿Desea construir un modelo de cultivo celular que represente fielmente la situación humana in vivo? En este caso, las células primarias humanas son una mejor opción. Además, si planea publicar sus resultados, debe tener en cuenta que los revisores podrían querer que valide sus resultados en un sistema que sea relevante para la fisiología humana. ¿O quiere un modelo con el que sea fácil trabajar y que esté bien establecido? En este caso, serían preferibles las líneas celulares inmortales, aunque las células podrían no comportarse exactamente igual que en los seres humanos.
Células primarias humanas: asomándose a la vida real
Las células primarias humanas se aíslan directamente de los tejidos y conservan las características morfológicas y funcionales de su tejido de origen. Por ejemplo, el tejido tumoral original del cáncer colorrectal conserva varios marcadores tumorales y microARNs conocidos. En comparación, las líneas celulares presentan diferencias en su expresión (Pastor et al., 2010).
Las células primarias, sin embargo, no viven eternamente. Sufren procesos de senescencia y tienen un potencial limitado de autorrenovación y diferenciación. A medida que envejecen, muestran cambios morfológicos y funcionales, por lo que se deben utilizar en pasajes tempranos. Las características genéticas y la edad de los donantes también son importantes, ya que sus células pueden comportarse de forma diferente en las mismas condiciones de cultivo. Esto puede ser bueno cuando se investiga cómo difieren las características celulares específicas en la población o cuando se prueban nuevos compuestos. Por otro lado, ¿sus pruebas requieren una baja varianza? Entonces utilice células del mismo donante. Una de las ventajas de las células primarias humanas es que no es necesario recurrir a modelos animales. Esto significa que se pueden evitar las diferencias entre especies -como la anatomía, las vías moleculares y el metabolismo- que pueden afectar a la toxicidad y al modo de acción de los fármacos.
La forma de manejar las células primarias determina el éxito
Los cultivos de células primarias humanas pueden iniciarse a partir de células sanas o de células cancerosas. Proceden de donantes sanos, de la donación de órganos, de muestras quirúrgicas, de tejidos fetales o de donantes post mortem. Cuando planifique sus experimentos, tenga en cuenta que la fuente de células primarias humanas es limitada. Esto significa que es posible que no pueda obtener material adicional del mismo donante. Además, los cultivos primarios derivados de explantes de tejidos son una mezcla de diferentes células en diferentes etapas, por lo que si desea iniciar cultivos más homogéneos, podría necesitar purificar tipos de células específicas. Dado que las células primarias son más sensibles que las líneas celulares, a menudo requieren nutrientes y factores de crecimiento adicionales.
Debido a que los diferentes tipos de células necesitan medios diferentes para crecer y sobrevivir, optimice siempre las condiciones de cultivo para cada tipo celular. Las líneas celulares necesitan altos niveles de suero. Sin embargo, el suero no está estandarizado y los distintos lotes pueden mostrar una gran variabilidad de las numerosas sustancias que contiene. Esto podría influir en gran medida en los resultados de su investigación e incluso hacerlos incoherentes. En el caso de las células primarias humanas, recuerde que los altos niveles de antibióticos disminuyen su viabilidad y crecimiento. A medida que las células alcanzan las diferentes etapas del cultivo, es necesario caracterizarlas e identificar cualquier cambio morfológico y funcional. Esto es relevante para el control de calidad. Por supuesto, las buenas prácticas de cultivo celular exigen que se documente toda la información necesaria para el seguimiento de los materiales y métodos. De este modo, te aseguras de que tu modelo sea transparente y reproducible (Pamies et al., 2018).
Lucha contra la contaminación por endotoxinas en los cultivos celulares
La contaminación amenaza los estudios de cultivos celulares. No solo las bacterias, los hongos, las levaduras y los micoplasmas son los culpables, las endotoxinas también causan problemas. Afectan al crecimiento y la función celular tanto in vitro como in vivo (Ryan et al, 2018). Las endotoxinas son lipopolisacáridos derivados de la membrana externa de la mayoría de las bacterias gramnegativas, que son estables incluso a altas temperaturas. Las endotoxinas suelen contaminar el material de laboratorio, ya que muestran una alta afinidad por los materiales hidrofóbicos, como el plástico. Las fuentes de contaminación incluyen el agua utilizada para el lavado, los medios y los sueros, los aditivos, los plásticos de laboratorio y el material de vidrio. Se pueden detectar las endotoxinas con el ensayo del lisado de amebocitos del limulus (LAL), ya que el LAL forma coágulos de gel cuantificables en su presencia.
Los distintos tipos de células reaccionan de forma diferente a la presencia de endotoxinas, y deben establecerse límites de endotoxinas para cada tipo de célula en los cultivos in vitro (Nomura et al., 2017). Para minimizar el riesgo de contaminación por endotoxinas, utilice medios, sueros y material de laboratorio no pirogénicos certificados, y compruebe el agua utilizada en el laboratorio, especialmente cuando trabaje con células sensibles.
Líneas celulares: una parte integral de la investigación biológica
El trabajo con células primarias se apoya en décadas de investigación con líneas celulares. Desde principios del siglo XX, las líneas celulares han proporcionado a los científicos grandes conocimientos sobre los procesos biológicos de las células humanas. Las líneas celulares inmortales se han convertido en una poderosa herramienta para innumerables aplicaciones que incluyen la comprobación del metabolismo y la citotoxicidad de los fármacos, el estudio de la función de los genes, así como la producción de vacunas, anticuerpos y compuestos biológicos.
Como se ha mencionado, el objetivo de su investigación determina el tipo de cultivo celular que debe utilizar. Los investigadores que planean investigar procesos biológicos básicos, manipular funciones celulares, establecer nuevos métodos o realizar cribados preliminares tienden a elegir líneas celulares inmortalizadas. ¿Por qué? Son rentables, fáciles de trabajar y pueden mantenerse en cultivo durante más tiempo. Las líneas celulares también son fáciles de manipular y ampliar. (Kaur et al., 2012). ¿Está el cribado de alto rendimiento en la agenda? En este caso, el suministro ilimitado de material también podría ser una ventaja.
Sin embargo, aunque los hallazgos experimentales obtenidos con líneas celulares puedan interpretarse con claridad y compararse de forma coherente con estudios anteriores, tenga en cuenta que la relevancia fisiológica de estos estudios podría no ser muy elevada. También hay límites a lo que se puede hacer con las líneas celulares. De hecho, algunas sólo muestran una similitud marginal con las células primarias originales, ya que los pases en serie pueden provocar variaciones en el genotipo y el fenotipo. Se puede acabar con un contenido genómico alterado y un perfil de expresión anormal. Las líneas celulares carecen de características morfológicas o funcionales clave, por lo que podrían no ser capaces de inducir biomarcadores relevantes. Esto significa que los resultados que se obtienen con las líneas celulares en el laboratorio no pueden trasladarse completamente a los seres humanos. Durante largos periodos de tiempo, las líneas celulares inmortales también pueden ser contaminadas por otras células o microorganismos (véase la entrada del blog: Mycoplasma Contamination – Small Organisms Cause Big Trouble). Así que tenga en cuenta este consejo: Antes de realizar cualquier trabajo con líneas celulares, valídelas siempre primero para asegurarse de que sus células no están mal identificadas o contaminadas (Lorsch et al, 2014).
En resumen, base su elección de células primarias humanas o líneas celulares inmortales en su objetivo de investigación. En muchos casos, las líneas celulares inmortales ofrecen un modelo muy valioso para los experimentos preliminares. A continuación, utilice células primarias humanas para replicar los resultados clave. Esto aumenta la traducción y hace que sus resultados sean más relevantes para la fisiología humana.