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El cultivo de tejidos se ha desarrollado para estudiar el comportamiento de células en un entorno controlado para minimizar la variabilidad sistémica cuando la comparación de diversos procesos en organismos intactos. Este método se estableció por primera vez en el 1900 y 1,2 se refiere a una técnica en explantes de tejidos fueron cultivadas ex vivo en un plato de cristal. A mediados de la década de 1900 el sistema fue adaptado para hacer crecer células dispersas en lugar de fragmentos de tejidos intactos, y los términos "cultivo de tejidos" y "cultivo celular" se convirtió en sinónimo de 3. En tales sistemas de cultivo celular convencionales células se cultivan en la superficie del plástico de cultivo de tejidos superpuestos con medio de crecimiento suplementado con varios factores de crecimiento. Dos tipos de culturas han surgido sobre la base de la capacidad de adhesión de varias células: cultivo de células adherentes, donde las células se adhieren y propagan en el plástico de cultivo de tejidos y cultivos no adherentes, donde las células se propagan en suspensión. Desde los primeros días de la célulaSe han creado de cultivo, múltiples líneas de células inmortales, tales como células HeLa 4, la primera línea celular de cáncer humano. Estas líneas celulares tienen la capacidad de proliferar indefinidamente en cultivo celular, y la mayoría no requiere ningún tratamiento especial para mantener la viabilidad.
El enfoque reduccionista de los métodos de cultivo de células original fue diseñado para simplificar el sistema tanto como sea posible mediante la inclusión de sólo los componentes mínimo requerido para mantener la viabilidad celular y la proliferación. Sin embargo, los enfoques de cultivo celular simplificados no apoyan ex vivo la mayoría de los tipos de células humanas primarias con finito vida útil. Por lo tanto, los nuevos sistemas de cultivo están siendo diseñados para aproximar el microambiente del tejido lo más estrechamente posible, permitiendo así que los explantes de células para crecer en condiciones fisiológicas. En contraste con los enfoques de cultivo celular convencionales / reduccionistas, 3 dimensiones (3-D) sistemas de cultivo se están convirtiendo en un método preferido para la cultura de manera eficiente varioslíneas celulares humanas y células primarias para estudiar posteriormente los mecanismos implicados en la salud y la enfermedad, en el contexto de un microambiente de apoyo. Tales sistemas de 3-D se instalan generalmente usando matrices y / o reconstruidos medio suplementado con factores de crecimiento, con el fin de recapitular el microambiente del tejido para estudiar los tipos de células de interés. La primera de estas 3 dimensiones (3-D) modelos de cultivo fue desarrollado para estudiar el desarrollo de la glándula mamaria. Para proporcionar las células con condiciones nativas células epiteliales mamarias fueron incrustados en Matrigel, colágeno IV y laminina-fuente rica de la matriz extracelular (ECM), y sobrepuesto con medio de crecimiento. Bajo tales condiciones, las células epiteliales mamarias forman racimos se asemejan a los acinos mamaria, y a la estimulación con hormonas lactogénicas, estos acinos secretadas caseína, y otras proteínas de la leche, en el hueco lúmenes de las estructuras-acinos similares. La secreción de caseína no se observó en los cultivos estándar, incluso después de la adición de prolactina 5, Enfatizando el papel de microambiente en la preservación de las características morfológicas y fenotípicas de las células. Otra demostración de la pérdida de la función celular normal cuando se toman células fuera del contexto de su microambiente fisiológica es una demostración de que sin microambiente de apoyo, los queratinocitos no pueden formar epidermis estratificada 6. Un número de otros modelos en 3-D han sido creados para permitir la propagación ex vivo de células primarias 7,8.
El papel crucial de la microambiente en el comportamiento de las células se demostró con elegancia en un estudio en el que las células epiteliales mamarias forman "dentro-fuera" acinos cuando se cultiva en el colágeno I de la matriz, en comparación con los acinos polarizado correctamente que se formó en Matrigel. Esta pérdida de la morfología adecuada se revirtió cuando se añadieron las células mioepiteliales laminina productoras a las culturas de colágeno I 9. Por otra parte, se requiere microambiente adecuado para la exactamanifestación genotipo. Se cultiva en un plato, las células de cáncer de mama MCF7 transfectadas con una molécula de adhesión célula-célula CEACAM1 se comportan exactamente igual que las células negativas CEACAM no transfectadas. Sin embargo, cuando se cultivan en Matrigel, en contacto con ECM, forma MCF7 wildtype estructuras de tipo tumoral, mientras que las células MCF7 transfectadas con CEACAM1 revertir a un fenotipo y la forma acinos normal con lúmenes hueco, como se ha establecido con el epitelio mamario maligno 10. Del mismo modo, el bloqueo de β1-integrina en las células de cáncer de mama no cambia su comportamiento bajo condiciones de cultivo estándar, pero el mismo experimento llevado a cabo en cultivos de 3-D demuestra que el bloqueo de β1-integrina vuelve células malignas a un fenotipo normal 11. Por lo tanto, microambiente del tejido no sólo es necesaria para mantener la viabilidad celular, sino también para retener la función apropiada de la célula.
Además de proporcionar un sistema en el comportamiento de la célula puede ser estudiado bajo condiciones fisiológicass, culturas 3-D función de medio tan robusto y fiable para la prueba preclínica de nuevas terapias 8,12,13. El cultivo de las células en 3-D permite el cribado de compuestos en investigación en las condiciones de medio ambiente mediada por resistencia a las drogas 14, donde la contribución de célula-célula y célula-ECM adherencia puede ser evaluada. Además, fuera del objetivo toxicidad de nuevos compuestos puede determinarse mediante la incorporación de múltiples compartimentos celulares de diversos tejidos. Estas pantallas se pueden realizar más rápidamente y son más rentables que los de los estudios comparables en vivo 8.
Aquí les presentamos una configuración de un modelo 3-D de la médula ósea reconstruida (RBM), donde las células de la médula ósea normal y maligno (BM) proliferan ex vivo en un sistema que imita muy de cerca el microambiente de la BM humano. Los intentos previos de cultivo de células primarias BM humanos en cultivos de 2-D, líquido o co-cultivos adherentes con diversos componentes de la BM estromaO 3-D, cultivos de agar semi-sólidos han tenido un éxito limitado debido a su incapacidad para abastecer las células con los componentes del microambiente del tejido 15-18. En estos sistemas de células primarias de BM tenían escasa viabilidad y no lograron proliferar ex vivo. Otro sistema donde las células progenitoras BM humanos se cultivan en co-cultivos de esferoides con células estromales de BM es un sistema de 3-D que se sufrió la viabilidad de células madre hematopoyéticas y la proliferación durante al menos 96 h 19. Sin embargo, aunque altamente beneficioso para la comprensión de la biología progenitoras hematopoyéticas, este sistema no recapitula fielmente el microambiente de la BM debido a la ausencia de componentes de ECM, por lo tanto, limitando su utilidad. El modelo de gestión por resultados descritos aquí presenta un sistema integral donde ambos compartimentos celulares y extracelulares del BM humana se reconstruyen in vitro. Se demuestra que las culturas de gestión por resultados pueden apoyar el crecimiento ex vivo de las células BM humanos normales, como hemosLL como células aisladas de pacientes con diversos trastornos hematológicos.