Línia cel·lular immortalitzada

(S'ha redirigit des de: Línia cel·lular)

Una línia cel·lular immortalitzada, o típicament línia cel·lular, es defineix com una població de cèl·lules provinents d’un organisme pluricel·lular que degut a una mutació casual o induïda, han evadit els mecanismes naturals de senescència cel·lular i es poden mantenir en cultiu en divisió de manera pràcticament indefinida. Contràriament, si s’extreuen cèl·lules normals d’un organisme pluricel·lular i s’intenten mantenir en cultiu, aquestes proliferen un nombre finit i reduït de vegades (és el que s’anomena Cultiu Primari). Les cèl·lules immortalitzades es poden cultivar durant molt temps in vitro, però tampoc de manera indefinida perquè al llarg de les successives divisions les cèl·lules van degenerant i “envellint”. Les mutacions necessàries per a la immortalitat poden produir-se de manera natural o ésser induïdes intencionadament amb finalitats experimentals. Les línies cel·lulars immortals són una eina molt important per a la recerca en diversos camps dins la bioquímica, la biologia cel·lular i la biotecnologia.

Donat el seu baix cost, la seva facilitat d'ús i la reproductibilitat dels resultats entre diferents experiments i diferents laboratoris, les línies de cèl·lules contínues s'utilitzen des de far molts anys. Es comparteixen entre investigadors i això permet la reproducció i confirmació de resultats.[1]

No s’ha de confondre les línies cel·lulars immortalitzades amb les cèl·lules mare, que també es poden dividir indefinidament. Les cèl·lules mare formen part normal del desenvolupament d’un organisme pluricel·lular. Les línies cel·lulars en canvi, són cèl·lules aïllades d’un organisme, és a dir, no formen part ja de l’organisme ni intervenen en les seves funcions, i es mantenen de manera “artificial” com a eina d’estudi per a la recerca.

Fibroblasts NIH-3T3 en Cultiu cel·lular

Relació amb la biologia i la patologia naturalsModifica

Hi ha diverses línies cel·lulars immortalitzades. Algunes d'elles són línies cel·lulars normals (per exemple, derivades de cèl·lules mare). Altres línies cel·lulars són l’equivalent “in vitro” de les cèl·lules canceroses. El càncer es produeix quan una cèl·lula somàtica que normalment no es pot dividir sofreix mutacions que provoquen una desregulació dels controls del cicle cel·lular normal que condueixen a una proliferació incontrolada. Les línies cel·lulars immortalitzades han sofert mutacions similars que permeten que un tipus de cèl·lula que normalment no es podria dividir for de l’organisme, pugui proliferar in vitro. L'origen d'algunes línies de cèl·lules immortals, provenen de càncers naturals, com per exemple les cèl·lules HeLa.

El seu paper i els seus usosModifica

Les línies cel·lulars immortalitzades s’utilitzen àmpliament en recerca com a model d’estudi dels sistemes biològics, molt més complexos.[2] El principal avantatge d’utilitzar una línia cel·lular immortal per a recerca, és precisament la seva immortalitat; les cèl·lules es poden mantenir durant molt de temps en cultiu. Això simplifica en gran manera la recerca, ja que de forma natural les cèl·lules tenen una vida útil en cultiu tant curta que en limita el seu estudi.

Les línies cel·lulars immortalitzades també es poden clonar donant lloc a una població clonal que, al seu torn, es pot propagar indefinidament. Això permet que una anàlisi es repeteixi moltes vegades sobre cèl·lules idènticament genètiques, cosa que és desitjable per a experiments científics repetibles. Les línies cel·lulars immortalitzades són àmpliament emprades en biotecnologia, on són una forma rendible de produir cèl·lules, similars a les que es troben en un organisme pluricel·lular, “in vitro”. Les cèl·lules s’utilitzen per a una gran varietat de propòsits, des de provar la toxicitat de compostos o fàrmacs fins a la producció de proteïnes eucariotes, com una factoria de síntesi proteica.

InconvenientsModifica

Els principials inconvenients relacionats amb l'ús de línies cel·lulars estan relacionats amb les conseqüències d'una possible contaminació per altres tipus cel·lulars, de l'ús erroni d'una línia cel·lular en comptes d'una altra per a la seva mala identificació en un moment donat del seu subcultiu, i del seu deteriorament al llarg del seu subcultiu. Es calcula que actualment, entre el 18% i el 36% de les línies cel·lulars poden estar contaminades o identificades erròniament. A aquest fet cal sumar els problemes associats al subcultiu excessiu de la línia cel·lular. L'ús de línies cel·lular no autentificades o excessivament sub-cultivades pot tenir un cost elevat en termes econòmics però sobretot en termes científics.[3]

Contaminació per altres cèl·lulesModifica

La contaminació de les línies cel·lulars per altres línies ha estat reconeguda i documentada des de la dècada de 1950.[3] Moltes línies cel·lulars que s’utilitzen àmpliament per a la investigació biomèdica han estat contaminades per altres cèl·lules més agressives que han anat substituint el cultiu original. Per exemple, suposades línies de tiroides s’ha vist que en realitat eren cèl·lules de melanoma[4] o, suposats teixits de pròstata eren en realitat càncer de bufeta.[5]

Cada cop tenim més evidències que demostren que la contaminació creuada de línies cel·lulars, la identificació errònia i l'ús de cultius amb passis elevats té un impacte elevat en la generació de resultats erronis i enganyosos, així com en el malbaratament fons per a la recerca. Donat que no hi ha una legislació o normativa referent als cultius cel·lulars, que marqui les directrius a seguir, ni tan sols uns requeriments alhora de publicar resultats científics, és responsabilitat de la comunitat científica assegurar la integritat dels cultius cel·lulars utilitzats en recerca.[3]

Canvis des d’un origen no-immortalModifica

Si bé les línies cel·lulars immortalitzades sovint s’originen a partir d’un tipus de teixit conegut, aquests han patit mutacions importants per convertir-se en immortals. Aquestes mutacions poden alterar la biologia de la cèl·lula i cal tenir-ho en compte en qualsevol estudi on s’emprin.[6]

Les línies cel·lulars també poden canviar genèticament al llarg del seu subcultiu, en els diversos passis, donant lloc a diferències fenotípiques i resultats experimentals potencialment diferents segons quan i amb quin soca s’ha realitzat l’experiment.[6] Com a resultat de pressions selectives i deriva genètica, les línies cel·lulars que es mantenen en cultiu massa temps, presenten funcions clau reduïdes o alterades i sovint ja no representen models fiables del material font original.[3]

Mètodes d’obtencióModifica

Hi ha diversos mètodes per a generar línies cel·lulars immortalitzades:[7]

  1. Aïllament d’un càncer natural. Aquest és el mètode original per generar una línia cel·lular immortalitzada. Entre els exemples principals es troben les cèl·lules humanes HeLa obtingudes a partir d’un càncer de coll uterí.[8]
  2. Transformació espontània en cultiu. És el cas de les cèl·lules HaCaT, una línia cel·lular que originada per transformació espontània de queratinocits adults humans cultivats in vitro. Una transformació associada a alteracions cromosòmiques seqüencials, no lligades a defectes majors de diferenciació.[9]
  3. Introducció d'un gen viral que desregula parcialment el cicle cel·lular (per exemple, el gen adenovirus tipus 5 E1 es va utilitzar per immortalitzar la línia cel·lular HEK 293; el virus Epstein-Barr pot immortalitzar els limfòcits B per infecció.[10]
  4. Expressió artificial de proteïnes clau necessàries per a la immortalitat cel·lular, com per exemple la telomerasa, que impedeix la degradació dels extrems del cromosoma durant la replicació del DNA en eucariotes.
  5. Tecnologia d’hibridoma, utilitzada específicament per a la generació de línies immortalitzades de cèl·lules B productores d’anticossos, on una cèl·lula B productora d’anticossos es fusiona amb una cèl·lula de mieloma (càncer de cèl·lula B) per a generar la línia estable de cèl·lules B.[11]

ExemplesModifica

Hi ha diversos exemples de línies cel·lulars immortalitzades, cadascuna amb propietats diferents. En general, es classifiquen pel tipus de cèl·lula de la qual provenen o amb la qual són més semblants biològicament.

  • Cèl·lules 3T3: línia cel·lular de fibroblast de ratolí derivada d’un teixit d’embrió de ratolí cultivat amb una mutació espontània. La línia es va establir el 1962 al departament de Patologia de la Universitat de Nova York.[12]
  • Cèl·lules Caco-2: línia cel·lular heterogènia d’adenocarcinoma colorectal epitelial humà, desenvolupada per l’Institut Sloan-Kettering per a la Recerca del Càncer mitjançant investigacions realitzades pel doctor Jorgen Fogh.[13]
  • Cèl·lules CHO: línia cel·lular derivada d'ovari d'hàmster xinès obtinguda el 1957 a la Universitat de Colorado, molt emprades en la producció industrial de proteïnes recombinants per a ús terapèutic.[14]
  • Cèl·lules COS: línia cel·lular de tipus fibroblast derivada de teixit renal de mico. Les cèl·lules COS s’obtingueren immortalitzant cèl·lules CV-1 amb una versió del virus SV40 que pot produir antigen T gran però té un defecte en la replicació genòmica.[15] Les cèl·lules d’aquesta línia cel·lular s'utilitzen sovint per a l'expressió transitòria i producció de proteïnes recombinants per a experiments en biologia molecular, bioquímica i biologia cel·lular.[16]
  • Cèl·lules HaCaT: línia cel·lular de queratinòcits humans transformats i immortalitzats espontàniament.[9] És una línia àmpliament utilitzada en recerca.[17]
  • Cèl·lules HEK 293: línia cel·lular generada el 1976 per transfecció de cèl·lules embrionàries de ronyó humanes amb un adenovirus 5 humà a un laboratori d’Holanda.[18]
  • Cèl·lules HeLa: línia cel·lular provinent de cèl·lules humanes aïllades de la pacient amb càncer de coll uterí de la pacient Henrietta Lacks, que morí de cáncer l’any 1951.[8]
  • Cèl·lules HepG2: línia cel·lular que derivava del teixit hepàtic d’un jove adolescent nord-americà de 15 anys d’ascendència europea amb un carcinoma hepatocel·lular ben diferenciat.[19] Les cèl·lules HepG2 són un bon model in vitro per a l'estudi de'hepatòcits humans polaritzats.[20]
  • Cèl·lules HUVEC: línia cel·lular aïllada a partir de cèl·lules endotelials de vena de cordó umbilical a la dècada del 1970 per Jaffe i colaboradors. S'utilitzen com a model d'estudi de processos endotelials com ara l'agiogènesi.[21]
  • Cèl·lules Jurkat: línia cel·lular de limfòcits T humans aïllats a la década del 1970 a partir de sang periférica d’un pacient amb leucèmia de cèl·lules T.[22]
  • Cèl·lules MDCK: línia cel·lular aïllada el 1958 per S. H. Madin i N. B. Darbya a partir de cèl·lules epitelial de túbul de ronyó de gos adult (Cocker spaniel). D'aquí el seu nom (en anglès): Cèl·lules Madin-Darby Canine Kidney (MDCK).[23] Va ser emprades inicialment en recerca com a model d'infecció vírica en cèl·lules de mamífer, però també en estudis de polaritat cel·lular, adhesió cel·lular, etc.

ReferènciesModifica

  1. Matthew D. Ringel «“Thyroid Cancer” Cell Line Misidentification: A Time for Proactive Change». J Clin Endocrinol Metab., 93, 11, 2008, pàg. 4226–4227. [1]
  2. Kaur, G; Dufour, J. M «"Cell lines: Valuable tools or useless artifacts"». Spermatogenesis., 2, 1, 2012, pàg. 1-5. [2]
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 Hughes P, Marshall D, Reid Y, Parkes H, Gelber C. «The costs of using unauthenticated, over-passaged cell lines: how much more data do we need?». Biotechniques, 43, 5, 2007, pàg. 575-582. [3]
  4. Rebecca E. Schweppe, Joshua P. Klopper, Christopher Korch, Umarani Pugazhenthi, Miriam Benezra, Jeffrey A. Knauf, James A. Fagin, Laura A. Marlow, John A. Copland, Robert C. Smallridge, and Bryan R. Haugen «Deoxyribonucleic Acid Profiling Analysis of 40 Human Thyroid Cancer Cell Lines Reveals Cross-Contamination Resulting in Cell Line Redundancy and Misidentification». J Clin Endocrinol Metab., 93, 11, 2008, pàg. 4331–4341. [4]
  5. Jill Neimark «"Line of attack"». Science., 347, 6225, 2015, pàg. 938-940. [5]
  6. 6,0 6,1 Vivien Marx «"Cell-line authentication demystified"». Nature Methods, 11, 5, 2014, pàg. 483-488. [6]
  7. Irfan Maqsood, M.; Matin, M. M.; Bahrami, A. R.; Ghasroldasht, M. M. «"Immortality of cell lines: Challenges and advantages of establishment"». Science., 37, 10, 2013, pàg. 1038-45. [7]
  8. 8,0 8,1 Batts DW «"Cancer cells killed Henrietta Lacks – then made her immortal"». The Virginian-Pilot., 1, 1977, pàg. 12-14.
  9. 9,0 9,1 Boukamp, Petra; Petrussevska, Rule T.; Breitkreutz, Dirk; Hornung, Jiirgen; Markham, Alex; Fusenig, Norbert E. «Normal Keratinization in a Spontaneously Immortalized Aneuploid Human Keratinocyte Cell Line». The Journal of Cell Biology, 106, 3, 1988, pàg. 761–771. [8]
  10. Henle W, Henle G «"Epidemiologic aspects of Epstein–Barr virus (EBV)-associated diseases"». Annals of the New York Academy of Sciences., 354, 1980, pàg. 326-331. [9]
  11. Milstein C. «The hybridoma revolution: an offshoot of basic research». Bioessays., 21, 11, 1999, pàg. 966-973. [10]
  12. Todaro, GJ; Green, H «"Quantitative studies of the growth of mouse embryo cells in culture and their development into established lines"». J. Cell Biol., 17, 1963, pàg. 299–313. [11]
  13. Fogh J i Trempe G «"Human Tumor Cells In Vitro"». J. Fogh, ed., 1975, pàg. 115-141. [12]
  14. Wurm FM «"Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells"». Nature Biotechnology, 22, 11, 2004, pàg. 1393–1398. [13]
  15. Jensen FC, Girardi AJ, Gilden RV, Koprowski H «"Infection of human and simian tissue cultures with rous sarcoma virus"». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 52, 1, 1964, pàg. 53–59. [14]
  16. Aruffo, A «"Transient expression of proteins using COS cells"». Curr Protoc Mol Biol., 6, 16.12, 2002. [15]
  17. Schoop, Veronika M.; Mirancea, Nicolae; Fusenig, Norbert E. «Epidermal Organization and Differentiation of HaCaT Keratinocytes in Organotypic Coculture with Human Dermal Fibroblasts». Journal of Investigative Dermatology, 112, 3, 1999, pàg. 343–353. [16]
  18. Graham FL, Smiley J, Russell WC, Nairn R J. Gen. Virol., 36, 1, 1977, pàg. 59-74. [17]
  19. «Hep G2 [HEPG2] (ATCC® HB-8065™)». ATCC. [18]
  20. Moscato S, Ronca F, Campani D, Danti S. «Poly(vinyl alcohol)/gelatin Hydrogels Cultured with HepG2 Cells as a 3D Model of Hepatocellular Carcinoma: A Morphological Study». J Funct Biomater., 13, 6, 2015. [19]
  21. Jaffe EA, Nachman RL, Becker CG, Minick CR «"Culture of human endothelial cells derived from umbilical veins Identification by morphologic and immunologic criteria"». J Clin Invest., 52, 11, 1973, pàg. 2745-2756. [20]
  22. Schneider U, Schwenk H, Bornkamm G «"Characterization of EBV-genome negative "null" and "T" cell lines derived from children with acute lymphoblastic leukemia and leukemic transformed non-Hodgkin lymphoma"». Int J Cancer., 19, 5, 1977, pàg. 621-626. [21]
  23. Leighton J, Estes LW, Mansukhani S, Brada Z. «"A cell line derived from normal dog kidney (MDCK) exhibiting qualities of papillary adenocarcinoma and of renal tubular epithelium"». Cancer, 26, 5, 1970, pàg. 1022-1008. [22]

Enllaços externsModifica