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Las HMEC son vitales para preservar la integridad anatómica y funcional del tejido mamario y son útiles en investigaciones científicas, implementaciones clínicas y dominios asociados15. Las células epiteliales primarias son un tipo de células especializadas que tienen pasajes limitados y vidas más cortas. Sin embargo, el crecimiento de las HMEC se ha visto obstaculizado por limitaciones técnicas, que en consecuencia han obstaculizado los avances en la investigación sobre el cáncer de mama y otras enfermedades inflamatorias relacionadas con la mama16.
Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar un método estable, factible y eficiente para obtener HMEC a partir de tejidos mamarios frescos. Hammond et al.8 y Band and Sager17 extrajeron y cultivaron con éxito células epiteliales de mama. Sin embargo, la composición del medio de cultivo requerido era demasiado compleja. Estudios previos de Taylor-Papidamitriou et al. demostraron que las células de caries de la leche materna podían cultivarse utilizando un medio suplementado con factores de crecimiento y suero18. Si bien su método permite la extracción directa de HMEC de la leche materna, la presencia de células no epiteliales puede afectar el crecimiento de HMEC, lo que dificulta la determinación precisa de los recuentos celulares. Jin et al. desarrollaron un método de reprogramación condicional que permitió a las HMEC primarias tener un ciclo de vida más largo y conservar la heterogeneidad celular en comparación con los métodos de cultivo tradicionales, pero dependía en gran medida de condiciones de cultivo específicas y restringía el uso de este método en otros laboratorios y aplicaciones12.
Un estudio del grupo de Zubeldia-Plazaola estableció un método de aislamiento optimizado que consistía en la digestión lenta (durante la noche) de fragmentos de tejido picado mediante una mezcla de colagenasa e hialuronidasa, seguida de tres centrifugaciones diferenciales al segundo día para separar las fracciones estromal/epitelio. Ese método de aislamiento más la adición de Y-27632 en el cultivo produjo un alto número de células epiteliales viables. Sin embargo, la cantidad de tejido mamario utilizado en su estudio fue de 40-75 g y el procedimiento de aislamiento duró casi 2 días9. Aquí, informamos el uso de solo 1 g de tejido en este protocolo, y probamos y descubrimos que este método también funcionó con tan solo 0,25 g de tejido. La mezcla enzimática de colagenasa, dispasa y tripsina digirió eficientemente 1 g de tejido en 1,5 h, y todo el procedimiento duró ~ 3 h. La adición de Y-27632 al medio de cultivo inicial puede promover la unión y proliferación de células epiteliales, pero también inhibir el crecimiento de células estromales19. Es importante destacar que en este estudio probamos los componentes del medio inicial y descubrimos que un 5% de FBS en DMEM para reemplazar el medio G utilizado en la publicación anterior fue suficiente para promover la unión y el crecimiento de las células epidérmicas10.
Después de 2 días de cultivo en el medio inicial, las células se cultivaron en un medio de queratinocitos libre de suero. El patrón de crecimiento celular para el cultivo inicial (P0) después de la inoculación se muestra en la Figura 2, que muestra un patrón de crecimiento de colonias. Es probable que este método de aislamiento produzca todo tipo de células epiteliales, incluidas las células mioepiteliales de tejidos mamarios, que deben caracterizarse más en el futuro. Sin embargo, al comparar el crecimiento de las células en presencia de Y-27632 con el grupo control sin añadir Y-27632 al medio de cultivo inicial, pudimos ver que el método con Y-27632 mejoró significativamente la producción celular y mejoró la eficiencia del cultivo celular (Figura 2A). Por lo general, ~ 9-10 días de cultivo después de la inoculación, las células epidérmicas podrían alcanzar una densidad adecuada para el paso. Además, también demostramos que la presencia de Y-27632 podría mejorar el crecimiento de Hmeēc P1 después de recuperar células P0 congeladas al final del cultivo inicial (Figura 3). En nuestras manos, descubrimos que más del 90% de las células pudieron sobrevivir después de ser descongeladas del almacenamiento congelado. Las células tuvieron un tiempo de duplicación de aproximadamente 72 h, y las HMEC fueron capaces de mantener un crecimiento normal hasta el 7º paso.
En este estudio, las células expresaron altos niveles de los marcadores de células epiteliales mamarias CK7 y GATA3 y, lo que es más importante, casi el 100% de las células en la etapa tardía del cultivo inicial fueron positivas para CK7 y GATA3 (Figura 4), lo que indica una alta pureza de las células epiteliales obtenidas de este método. Finalmente, este estudio comparó los niveles de expresión de CK7 y GATA3 en las células P0 y P3, revelando altos niveles de expresión en ambas, lo que sugiere que el paso no alteró el fenotipo de las células (Figura 5A,B). Además, a pesar de la presencia de Y-27632, CK7 y GATA3 se expresaron consistentemente en un alto rango, lo que implica que la adición de Y-27632 no afectó el fenotipo celular (Figura 5C,D).
La causa principal para el aumento de la proliferación celular a través de nuestro enfoque es la inclusión de Y-27632, que ha demostrado tener impactos ventajosos en la multiplicación y especialización de las células epiteliales humanas19,20. Chapman et al. encontraron que el uso de Y-27632 mejoró significativamente la capacidad de las células epiteliales para multiplicarse y condujo a la inmortalización exitosa de las células sin ningún signo de crisis celular21. En nuestro estudio, Y-27632 aumentó significativamente el rendimiento de estas células epiteliales al mejorar su unión y proliferación19.
Una característica clave de este método es la combinación de dispasa y colagenasa para separar el tejido epitelial del tejido conectivo, mientras que también emplea tripsina para disociar las células epiteliales del tejido epitelial22. La dispasa ha demostrado ser una enzima rápida, eficiente y suave, pero suave, para separar la epidermis no dañada de la dermis, así como las capas no dañadas de células epiteliales en cultivo de la superficie subyacente, al tiempo que mantiene la viabilidad de las células epiteliales23. La colagenasa tipo I facilita el aislamiento de las células epiteliales y asegura la vitalidad e integridad de las células24. Otra característica clave de este método es el uso del medio inicial con Y-27632 para cultivar los HMEC recién aislados. Después de que las células se hayan adherido a la placa al tercer día, el medio de cultivo se cambia a Medio sin suero de queratinocitos. Este enfoque simplifica notablemente los pasos experimentales y reduce el costo del experimento. Como resultado, con este método obtuvimos un número de células muy satisfactorio utilizando solo un pequeño volumen de tejido mamario, lo que indica que no es necesaria una gran cantidad de tejido inicial. Sin embargo, un inconveniente de este enfoque es que la presencia de tripsina no protege adecuadamente la integridad de las células epiteliales. Otro aspecto potencialmente limitante del método es la posibilidad de una pequeña contaminación (<1%) de las células mioepiteliales durante el cultivo inicial9.
Nuestro método ofrece un enfoque simplificado y eficiente para aislar y cultivar HMEC primarios derivados de tejido mamario adulto. Esta técnica se caracteriza por su simplicidad, su naturaleza ahorradora de tiempo y su capacidad para mantener las funciones celulares fundamentales. En consecuencia, esta técnica tiene claras ventajas y es muy prometedora para generar una cantidad sustancial de células epiteliales. Además, el método permite el aislamiento y el cultivo de HMEC de una amplia gama de donantes, lo que es adecuado tanto para la investigación de laboratorio como para aplicaciones clínicas, lo que lo hace muy versátil y ampliamente aplicable.