Imagine que você gostaria de plantar um jardim de flores. Você pode procurar flores que se encaixem perfeitamente em seu ambiente, embora possam ser caras e exijam cuidados especializados. Ou você pode escolher variedades que talvez não sejam ideais, mas que crescem em toda parte, são acessíveis e não precisam de muito cuidado. Da mesma forma, quando você está iniciando um projeto de pesquisa e precisa decidir se vai usar células primárias humanas ou linhas imortais de células, você tem que considerar uma série de fatores.
Você quer construir um modelo de cultura celular que represente de perto a situação humana in vivo? Neste caso, as células primárias humanas são uma escolha melhor. Além disso, se você planeja publicar seus resultados, você deve ter em mente que os revisores podem querer que você valide seus resultados em um sistema que seja relevante para a fisiologia humana. Ou você quer um modelo que seja fácil de trabalhar e bem estabelecido? Aqui, linhas celulares imortais seriam preferidas, embora as células possam não se comportar exatamente como se comportam em humanos.
Células primárias humanas: espreitando a vida real
Células primárias humanas são isoladas diretamente dos tecidos e retêm as características morfológicas e funcionais de seu tecido de origem. Por exemplo, o tecido tumoral original do câncer colorretal preserva vários marcadores tumorais e microRNAs conhecidos. Em comparação, as linhas celulares apresentam diferenças na sua expressão (Pastor et al., 2010).
Células primárias, no entanto, não vivem para sempre. Elas passam por processos de senescência e têm potencial limitado para auto-renovação e diferenciação. À medida que envelhecem, elas mostram mudanças morfológicas e funcionais, e é por isso que você deve usá-las nas primeiras passagens. As características genéticas e a idade dos doadores também são importantes, pois suas células podem se comportar de forma diferente sob as mesmas condições de cultura. Isto pode ser uma coisa boa quando você está investigando como as características celulares específicas diferem entre a população ou quando se testa novos compostos. Por outro lado, os seus testes requerem baixa variação? Então use células do mesmo doador. Uma vantagem das células primárias humanas é que você não precisa confiar em modelos animais. Isto significa que você pode evitar diferenças entre espécies – como na anatomia, vias moleculares e metabolismo – que podem afetar a toxicidade das drogas e o modo de ação.
Como você lida com células primárias determina o sucesso
Culturas de células primárias humanas podem ser iniciadas a partir de células saudáveis ou células cancerígenas. Elas vêm de doadores saudáveis, doação de órgãos, espécimes cirúrgicos, tecidos fetais ou doadores post-mortem. Ao planejar suas experiências, tenha em mente que a fonte de células primárias humanas é limitada. Isto significa que você pode não ser capaz de obter material extra do mesmo doador. Além disso, culturas primárias derivadas de explantes de tecidos são uma mistura de diferentes células em diferentes estágios, portanto, se você quiser iniciar culturas mais homogêneas, você pode precisar purificar tipos específicos de células. Como as células primárias são mais sensíveis que as linhas celulares, muitas vezes requerem nutrientes adicionais e fatores de crescimento.
Porque diferentes tipos de células precisam de diferentes meios para crescer e sobreviver, sempre otimizando as condições de cultura para cada tipo de célula. As linhas celulares precisam de altos níveis de soro. No entanto, o soro não é padronizado e vários lotes podem apresentar uma grande variabilidade das muitas substâncias contidas. Isto pode influenciar muito os resultados da sua pesquisa e até torná-los inconsistentes. No caso de células primárias humanas, lembre-se que níveis elevados de antibióticos diminuem a sua viabilidade e crescimento. À medida que as células atingem os diferentes estágios de cultura, você precisa caracterizá-las e identificar quaisquer mudanças morfológicas e funcionais. Isto é relevante para o controle de qualidade. Naturalmente, uma boa prática de cultura de células exige que você documente toda a informação necessária para rastrear os materiais e métodos. Desta forma, você garante que seu modelo é transparente e reproduzível (Pamies et al., 2018).
Combate à contaminação por endotoxinas em culturas celulares
Contaminação ameaça os estudos de cultura celular. Não só bactérias, fungos, leveduras e micoplasmas são os culpados, as endotoxinas também causam problemas. Elas afetam o crescimento e função celular tanto in vitro quanto in vivo (Ryan et al, 2018). Endotoxinas são lipopolissacarídeos derivados da membrana externa da maioria das bactérias gram-negativas, que são estáveis mesmo a altas temperaturas. As endotoxinas frequentemente contaminam os artigos de laboratório, uma vez que mostram uma grande afinidade com materiais hidrofóbicos, como o plástico. As fontes de contaminação incluem água utilizada para lavagem, meios e soros, aditivos, plásticos de laboratório e artigos de vidro. É possível detectar endotoxinas com o ensaio do lisado de limulus amebocyte (LAL), uma vez que o LAL forma gel-clots quantificáveis na sua presença.
Vários tipos de células reagem de forma diferente à presença de endotoxinas, e os limites de endotoxinas devem ser estabelecidos para cada tipo de célula em culturas in vitro (Nomura et al., 2017). Para minimizar o risco de contaminação por endotoxinas, utilizar meios não pirogénicos certificados, soros e artigos de laboratório, e verificar a água utilizada no laboratório, especialmente quando se trabalha com células sensíveis.
Linhas celulares: parte integrante da pesquisa biológica
O trabalho com células primárias repousa sobre décadas de pesquisa usando linhas celulares. Desde o início do século 20, as linhas de células têm fornecido aos cientistas grandes conhecimentos sobre os processos biológicos das células humanas. Linhas celulares imortais tornaram-se uma ferramenta poderosa para inúmeras aplicações incluindo testes de metabolismo de drogas e citotoxicidade, estudando a função dos genes, bem como a produção de vacinas, anticorpos e compostos biológicos.
Como mencionado, o objetivo de sua pesquisa determina o tipo de cultura de células que você usa. Pesquisadores que planejam investigar processos biológicos básicos, manipular funções celulares, estabelecer novos métodos ou realizar triagens preliminares tendem a escolher linhas celulares imortalizadas. Por que? Elas são econômicas, fáceis de trabalhar e podem ser mantidas em cultura por longos períodos de tempo. As linhas celulares também são fáceis de manipular e expandir. (Kaur et al., 2012). A triagem de alta produtividade está na agenda? Aqui, o fornecimento ilimitado de material também poderia ser uma vantagem.
Yet, mesmo que os resultados experimentais obtidos com linhas celulares possam ser interpretados claramente e consistentemente comparados com estudos anteriores, tenha em mente que a relevância fisiológica desses estudos pode não ser muito alta. Há também limites para o que se pode fazer com as linhas celulares. Na verdade, alguns mostram apenas uma semelhança marginal com as células primárias originais, já que as passagens em série podem causar variações no genótipo e no fenótipo. Você pode acabar com um conteúdo genômico alterado e com um perfil de expressão anormal. As linhas celulares carecem de características morfológicas ou funcionais chave, portanto podem não ser capazes de induzir biomarcadores relevantes. Isto significa que os resultados obtidos com as linhas celulares no laboratório não podem ser totalmente traduzidos para humanos. Durante longos períodos de tempo, as linhas celulares imortais também podem ser contaminadas por outras células ou microorganismos (veja o post do blog: Mycoplasma Contamination – Small Organisms Cause Big Trouble). Então, por favor, siga este conselho: Antes de fazer qualquer trabalho com linhas celulares, valide-as sempre primeiro para ter certeza de que suas células não estão mal identificadas ou contaminadas (Lorsch et al, 2014).
Em resumo, baseie sua escolha de células primárias humanas ou linhas de células imortais em seu objetivo de pesquisa. Em muitos casos, as linhas de células imortais oferecem um modelo muito valioso para experiências preliminares. Então, use células primárias humanas para replicar os principais resultados. Isto aumenta a tradução e torna seus resultados mais relevantes para a fisiologia humana.