El cultivo in vitro (cultivo in vitro) incluye: cultivo de tejidos (cultivo de tejidos), cultivo celular (cultivo celular) y cultivo de órganos (cultivo de órganos). Como sugiere el nombre, es un método para eliminar componentes estructurales vivos (como tejido vivo, células vivas u órganos vivos, etc.) del cuerpo o de su parásito, y colocarlos en un ambiente externo similar al ambiente de vida interno para permitirles crecer y desarrollarse. El cultivo de tejidos generalizado es sinónimo de cultivo in vitro.
El cultivo in vitro ha experimentado alrededor de cien años de historia de desarrollo, pero el proceso de desarrollo inicial fue relativamente lento y no atrajo la atención de muchos estudiosos. No fue hasta finales de la década de 1950 que la tecnología de cultivo in vitro se utilizó ampliamente en diversos campos de la investigación biológica, lo que condujo a un rápido desarrollo de esta tecnología. Ahora el cultivo in vitro se ha convertido en una parte importante de la ingeniería celular, la ingeniería genética y la ingeniería de anticuerpos.
El cultivo celular se refiere a la extracción de algunos tejidos de un organismo biológico y su dispersión en células individuales o la extracción directa de células individuales del cuerpo. Las células cultivadas in vitro también se pueden dispersar en células individuales y cultivarlas en condiciones in vitro. Las células pueden seguir sobreviviendo y proliferando. Las células ya no forman tejido durante el cultivo.
El desarrollo y mejora de la tecnología de cultivo celular se centra en prevenir la contaminación, mejorar los métodos de cultivo, diseñar nuevos recipientes de cultivo y diseñar diferentes medios de cultivo.
En 1885, Roux cultivó tejido de embrión de pollo en solución salina fisiológica tibia;
En 1903, Jolly, y en 1906, Beebe et al inventaron el cultivo de gota colgante en cubreobjetos;
En 1907, Harrison cultivó con éxito nervios de embriones de rana y comenzó a crear el método de cultivo de gota colgante de vidrio cóncavo con cubreobjetos.
En 1910 y 1912, Carrel utilizó operaciones asépticas, actualizó los medios de cultivo y pasó a; perfeccionar el método de cultivo en gota colgante;
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En 1924, Maximow adoptó el método de cultivo en gota colgante con doble cubreobjetos;
En 1923, Carral diseñó y creó el Método de cultivo en matraz Carlsberg. Este método se puede utilizar para cambiar el medio de cultivo en cualquier momento según sea necesario, lo que es beneficioso para que los tejidos sigan creciendo, y se pueden utilizar diferentes tipos de soluciones nutritivas para cultivar diferentes células, lo que promovió en gran medida la investigación sobre cultivos de tejidos. En ese tiempo.
Earle et al. lo mejoraron para que un gran número de células pudieran crecer directamente en la pared de una botella de vidrio, y cultivaron líneas celulares de células normales y tumorales. Hasta este punto, la mayoría de los investigadores han cultivado células en matraces de cultivo.
El cultivo de tejidos se ha desarrollado rápidamente desde la década de 1940 y se han producido muchas innovaciones en los contenedores de cultivo, los medios de cultivo y la tecnología de cultivo.
En términos de contenedores de cultivo, el cultivo ha evolucionado desde simples tubos de ensayo y tubos giratorios hasta una variedad de botellas de cultivo. En los últimos años, se ha convertido en el uso de botellas de plástico, platos y placas de cultivo de múltiples pocillos. cada vez más común.
En términos de medios de cultivo, a principios de la década de 1950, después de que Parke, Eagle y otros diseñaran medios de cultivo sintéticos, el desarrollo ha progresado desde medios de cultivo naturales puros hasta medios de cultivo sintéticos, desde extracto de embrión de pollo hasta suero animal. (que promueve el crecimiento celular), hasta el diseño de medios de cultivo sin suero en la década de 1960.
En primer lugar, se refleja en el diseño de diferentes tipos de soluciones salinas tampón para cultivar diferentes células y lavarlas. Earle diseñó la solución salina de Earle que contenía bicarbonato de sodio y otras sales en 1948, y Hank diseñó la solución salina de Hank en 1949.
En términos de métodos de tecnología de cultivo, la innovación avanzó aún más rápidamente. En 1943, Earle, Dulbecco y otros crearon el método de cultivo celular en monocapa y establecieron la primera línea de células L de paso a largo plazo.
En 1948, Sanford creó un método de cultivo y aislamiento unicelular y obtuvo una línea pura de células L.
En 1951, Gey estableció la primera línea celular de células tumorales humanas: Hela.
En 1961, Hayflick estableció las primeras 25 líneas celulares diploides humanas, abriendo una nueva dirección de aplicación.
Desde finales de la década de 1950, la aplicación de la tecnología de cultivo de tejidos ha entrado en una etapa próspera y se utiliza ampliamente en diversos campos de la investigación biológica y médica.
El establecimiento de líneas celulares genéticamente defectuosas mediante mutagénesis, la preparación de anticuerpos monoclonales utilizando tecnología de hibridoma, el desarrollo de tecnología de cultivo celular masivo y el uso de tecnología recombinante para construir líneas celulares de ingeniería se han convertido en importantes métodos de producción. en bioingeniería.
En términos de tecnología de cultivo de perfusión continua, Ohashi, Ryo et al. en los Estados Unidos informaron en 2001 que se perfundieron células de hibridoma para producir anticuerpos monoclonales en un biorreactor desechable de 2 litros, utilizando Becton Dickenson Cell Mab+10. Como medio de cultivo se utiliza % de suero bovino fetal + 1 % de poliéter F-68, y la densidad celular viable más alta supera 1 x 107 células/ml. En 2001, Heine, Holger y otros en Suiza utilizaron un cultivo en biorreactor de tanque agitado de perfusión continua; con un separador de células ultrasónico (UCS), las células de hibridoma de ratón producen anticuerpos monoclonales y la densidad de células viables excede 2 x 107 células/ml en cultivo en estado estacionario, Thomas et al. en Alemania cultivaron células rCHO en 1 litro de agitación; biorreactor de tanque para producir glicoproteína MUC-1 humana, utilizando glucosa. El proceso de perfusión de alto rendimiento con concentración limitada reduce los metabolitos dañinos, cambia el metabolismo para aumentar el ciclo de TCA y mantiene la densidad celular viable en (1~2)×107 células/ml.
En términos de tecnología de cultivo en suspensión por lotes alimentados, Xie Liangzhi y otros del Instituto de Tecnología de Massachusetts en los Estados Unidos informaron en 2000 que las células de hibridoma se cultivaban en un biorreactor de 2 litros y la tasa de producción específica de amoníaco y el ácido láctico se redujo mediante control nutricional. El medio de cultivo suplementado incluye nutrientes, suero bovino fetal y metales traza, y la densidad celular viable máxima alcanza 1,7 × 107 células/ml.
La separación celular es el proceso de separar tejidos biológicos en dispersiones unicelulares mediante métodos físicos, biológicos y químicos.
Después de cultivar el tejido animal general, sus células crecerán planas a lo largo de la superficie del medio de cultivo y lograrán el propósito de la separación celular por sí solas. El tratamiento con colagenasa también se puede utilizar para la separación.
El tejido vegetal formará callos después del cultivo y se requieren métodos químicos para obtener células individuales (generalmente usando celulasa).