Coltura cellulare
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Cellule eucariotiche provenienti dalla dissociazione di tessuti animali possono essere mantenute in vita in colture cellulari per tempi anche molto lunghi, usando condizioni appropriate.
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[modifica] Cellule derivanti da tessuti animali non sono adatte a vivere da sole
A differenza degli organismi unicellulari, le cellule degli organismi pluricellulari non sono adattate ad una vita autonoma e la loro sopravvivenza dipende dalla disponibilità di un numero elevato di sostanze (zuccheri, aminoacidi, lipidi, vitamine, ioni etc.) che le cellule non sono in grado di procurarsi da sole e che normalmente sono presenti in quantità ben controllate all'interno del tessuto in cui esse si trovano. Le cellule animali sono anche molto sensibili a parametri chimico-fisici dell'ambiente in cui si trovano, quale il pH, l'osmolarità la concentrazione di anidride carbonica e ossigeno, la temperatura e in molti casi la presenza di un substrato adeguato per il loro ancoraggio.
Dato il numero di fattori richiesti per la loro sopravvivenza le cellule derivate da animali sono molto delicate e difficili da mantenere in vita in ambiente artificiale, tuttavia da anni sono note le condizioni che permettono il mantenimento di molti tipi di esse.
Le tipiche condizioni di coltura sono ottenute mantenendo le cellule in contenitori di plastica opportunamente trattata (fiasche e piastre da coltura), immerse in appropriati mezzi di coltura (detti anche terreni di coltura) liquidi che contengono disciolte le quantità appropriate delle sostanze necessarie, in incubatori che sono in grado di mantenere controllata la temperatura, la pressione parziale dell' anidride carbonica e l'umidità.
[modifica] Il problema della sterilità
Un ulteriore problema che ha reso difficili i tentativi pionieristici di mantenimento di colture cellulari è la sterilità: i mezzi di coltura sono infatti molto "appetibili" per batteri, lieviti e funghi che possono facilmente inquinare le colture cellulari. Questo problema viene affrontato a vari livelli. Tutte le manipolazioni delle colture cellulari vengono fatte in cappe a flusso laminare provviste di filtri, che limitano la contaminazione occasionale con microrganismi trasportati dall'aria. Tutti i materiali utilizzati per la manipolazione (pipette, piastre da coltura) sono sterili e di norma monouso. Infine, ai terreni di coltura, sterilizzati per filtrazione (con filtri da 0.22 micron), vengono spesso aggiunti antibiotici per limitare la possibilità di inquinamento da parte dei più comuni batteri.
[modifica] Tipi di colture cellulari
Le cellule che sono mantenute in coltura possono derivare direttamente dalla dissociazione di un tessuto (colture cellulari primarie) o possono derivare da colture precedenti (colture secondarie, terziarie etc.). Nella maggior parte dei casi, tuttavia, le cellule derivate dalla dissociazione di tessuti hanno una limitata capacità replicativa e tendono a diventare "senescenti". Vi sono tuttavia "linee cellulari" che sono in grado di replicarsi indefinitamente in coltura e che vengono spesso usate come modelli sperimentali. Le cellule di tali linee sono derivate da colture primarie di tumori o da manipolazioni genetiche di colture primarie non tumorali. Tali manipolazioni, collettivamente chiamate "immortalizzazione", prevedono l'inserimento di specifici geni virali o anche la sola propagazione per molti passaggi di una coltura primaria.
Le linee cellulari possono essere mantenute, per tempo indefinito, ibernate a bassa temperatura (al di sotto di -60 °C, ma tipicamente a -192, in azoto liquido).
Le cellule mantenute in coltura tendono a cambiare con il passare del tempo. L'origine di tali cambiamenti è sia genetica (mutazioni, perdita di cromosomi o parte di essi) sia epigenetica (metilazione del DNA, etc.). Linee cellulari derivate dalla stessa linea cellulare originaria ma mantenute separate in differenti laboratori per molto tempo tendono ad acquisire alcune caratteristiche proprie. È pertanto necessario tenere conto di queste differenze per interpretare risultati sperimentali.
Un ulteriore tipo di coltura cellulare è la cosiddetta coltura organotipica, nella quale una fettina di tessuto mantiene in vitro molte caratteristiche presenti nell'organo originale. Tali colture vengono utilizzate per studiare la fisiologia di organi in cui la struttura del tessuto ha una particolar importanza, come p.es. i tessuti neurali (Gähwiler, B.H., 1981. Organotypic monolayer cultures of nervous tissue. J. Neurosci. Methods 4, 329-342).
[modifica] Usi
Le colture cellulari vengono utilizzate nella ricerca come modello sperimentale in innumerevoli tipi di esperimenti. Esse sono utlizzate per analizzare l'effetto di farmaci e verificare la mutagenicità e cancerogenicità delle sostanze. Vengono utilizzate come modello in cui studiare effetto dell'espressione di particolari geni.
Il mantenimento in coltura di cellule è un passaggio fondamentale per la produzione di organismi transgenici, la produzione di anticorpi monoclonali, di proteine ricombinanti, la produzione di alcuni tipi di vaccini.
