Coltura cellulare

La coltura cellulare è una tecnica di laboratorio che, utilizzando appositi nutrienti, permette di far crescere e proliferare cellule, sia procariote sia eucariote, in un ambiente artificiale controllato.

Si tratta di colture di cellule vegetali, animali e, recentemente, di cellule staminali embrionali (ES).

Di solito ci si riferisce alla coltivazione in vitro di cellule provenienti da organismi eucarioti pluricellulari, in specie da mammiferi.

Tecniche di coltura cellulare

Le tecniche di coltura cellulare hanno permesso di studiare il comportamento delle cellule al di fuori dell’organismo vivente, in condizioni artificiali che riproducano, quanto più fedelmente possibile, il microambiente del tessuto o dell’organo da cui derivano.

Gli esperimenti eseguiti su cellule in coltura vengono definiti in vitro per distinguerli da quelli in vivo, che sono eseguiti sull’organismo vivente.

Le colture cellulari coinvolgono molteplici aree della ricerca scientifica, per cui trovano diverse applicazioni, tra cui:

  • lo studio selettivo della vita cellulare e della risposta a stimoli esterni in condizioni controllate;
  • la verifica degli effetti di vari composti chimici e di farmaci, già esistenti o sperimentali, su specifici tipi di cellule, come ad esempio le cellule tumorali;
  • l’utilizzo delle cellule per la generazione di tessuti in provetta come la pelle artificiale;
  • la sintesi di prodotti biologici su larga scala come le proteine per uso terapeutico;
  • l’utilizzo, nella ricerca, come modello sperimentale in innumerevoli tipi di esperimenti;
  • l’analisi dell’effetto di farmaci e il verificare della mutagenicità e cancerogenicità delle sostanze;

Inoltre, vengono utilizzate come modello in cui studiare l’effetto dell’espressione di particolari geni.

Il mantenimento in coltura di cellule è un passaggio fondamentale per la produzione di organismi transgenici, di anticorpi monoclonali, di proteine ricombinanti, di enzimi, di ormoni sintetici, di agenti antitumorali, così come per lo studio, la messa a punto e la produzione dei vaccini antivirali e, in genere, dei prodotti delle biotecnologie.

Tipologie di coltura cellulare

I protocolli per la coltivazione in vitro delle cellule sono stati elaborati a partire dagli anni Cinquanta del secolo scorso, in primis per osservare lo sviluppo embrionale e, subito dopo, per la ricerca in virologia, dato che la coltura di opportuni tipi cellulari fornisce il substrato ideale per la crescita dei virus.

Per evitare facili contaminazioni da microrganismi, tutte le manipolazioni delle colture cellulari vengono effettuate in condizioni di sterilità assoluta, tanto che ai terreni di coltura vengono spesso aggiunti antibiotici.

Le colture cellulari vengono dette primarie, se derivano dalla dissociazione di tessuti ex vivo, e secondarie se derivano da colture precedenti o da altre piastre colturali.

In base alla capacità proliferativa la coltura cellulare è detta a ‘termine‘ o a ‘linea cellulare continua‘.

La coltura a termine è formata da cellule che possono compiere soltanto un numero finito di divisioni dopodiché vanno incontro a morte per il fenomeno dell’invecchiamento cellulare, indipendentemente dalla presenza o meno degli appropriati nutrienti.

Le cellule primarie che superano questo limite alla crescita danno origine a una linea cellulare stabilizzata o immortalizzata, capace di dividersi, in coltura, indefinitamente, dando luogo ad una coltura cellulare a linea continua.

Per ottenere questo esito, spesso si utilizzano cellule tumorali che avevano quindi già perso alcuni limiti alla crescita.

Altrimenti, un risultato simile può essere ottenuto anche da cellule primarie: tale trasformazione, può avvenire spontaneamente a causa di mutazioni acquisite, o può essere indotto da radiazioni, mutageni chimici, virus trasformanti, o dall’inserimento di particolari sequenze oncogene di DNA.

Il DNA estraneo può anche essere inserito nella cellula mediante un virus; in questo caso il metodo viene detto di trasduzione, infezione o trasformazione.

Migliaia di linee cellulari, rappresentanti di differenti tessuti sia umani, sia animali, vengono mantenute in banche di cellule, quali la ATCC (American Type Culture Collection) e la ECCC (European Collection of Cell Cultures).

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