¿Cuáles son los principales tipos de tecnologías de cultivo de células animales a gran escala, cuáles son sus aplicaciones actuales y cuáles son los problemas?
Dado que el líquido tisular y la sangre de los animales proporcionan suficientes nutrientes para el crecimiento de las células tisulares, el suministro razonable de solución nutritiva durante el cultivo celular in vitro será el primer factor clave para el éxito del cultivo celular.
En este artículo se describirá brevemente el proceso de desarrollo de medios de cultivo de células animales basándose en las etapas de desarrollo de la biomedicina.
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1882-1907: Amanecer
En 1882, Sydney Ringer desarrolló una solución salina que podía mantener el corazón de una rana aislada, diciendo que la solución salina equilibrada de Ringer . Se cree que esta es la primera vez que se cultiva tejido animal in vitro.
Después de que Ringer lograra con éxito el cultivo de tejidos in vitro, los investigadores comenzaron a prestar atención al cultivo celular in vitro. Sin embargo, las células a menudo luchan por sobrevivir y rara vez muestran signos de división. Hasta 1907, Ross G. Harrison utilizó linfa aislada del saco linfático de rana para cultivar fibras nerviosas de rana y descubrió que continuaban creciendo durante varias semanas. Este experimento se considera el comienzo del cultivo in vitro de células animales.
1907-:Medio de cultivo natural
Cirujano, biólogo y biólogo francés Alexis Carlyle por su investigación sobre la estructura vascular y el trasplante de vasos sanguíneos y órganos. La investigación ganó el Premio Nobel de Fisiología en 1912. o Medicina.
Alexis Carlyle hizo importantes contribuciones al cultivo de tejidos. Inventó el prototipo de matraz de cultivo celular que todavía se utiliza ampliamente en la actualidad y estableció un conjunto de técnicas operativas asépticas.
Alexis Carlyle, 1873-1944
Influenciado por el éxito de Harrison en el cultivo de fibras nerviosas, Carlyle envió a su subordinada Montrose T. Lance fue enviada a Harrison (Universidad de Yale) para estudiar. En Yale, Burrows descubrió que la linfa no era adecuada para el crecimiento de células de animales de sangre caliente, por lo que utilizó plasma en su lugar.
Desde entonces, el plasma se ha convertido en el medio principal para el cultivo celular. Burrows cultivó con éxito células de embriones de pollo y células animales. En 1912, Carrel demostró que el tejido conectivo de embriones de pollo podía cultivarse durante largos períodos de tiempo (hasta varios meses) cambiando periódicamente el medio de cultivo. En 1913, Carrel descubrió que la adición de extractos embrionarios estimulaba en gran medida la proliferación de fibroblastos del corazón de embriones de pollo, ampliando enormemente el tiempo de supervivencia. Al mismo tiempo, como se desconocían los componentes de la linfa, el plasma y los extractos de embriones, los investigadores comenzaron a investigar qué componentes afectaban la supervivencia y proliferación celular.
1911-: Esfuerzos para sintetizar medios de cultivo
En 1911, Margaret R. Lewis y Warren H. Lewis demostraron la adición de aminoácidos, caldo y glucosa adicionales a la sal equilibrada de Locke. solución La solución mejorada de Locke-Lewis puede promover más eficazmente el crecimiento de células de embriones de pollo.
Señalaron que el papel de la glucosa es muy importante. Si la concentración es insuficiente, las células se encogerán y morirán en unos pocos días. Al mismo tiempo, algunos investigadores confirmaron el papel de los aminoácidos y el glutatión en el cultivo de fibroblastos de embriones de pollo y plantearon la hipótesis de que el glutatión mantiene un entorno redox.
Joilannes P. M. Vogelaar y Eleanor Erlichman descubrieron las importantes funciones de la insulina y la tiroxina. Al agregar las dos hormonas glucosa, plasma y peptona a la solución salina equilibrada de Ringer, se pueden cultivar fibroblastos humanos durante más de 3 meses. Como otro ejemplo, Baker's Medium contiene microbios A, vitamina C, vitamina B1, vitamina B2, glutatión y plasma. Todos estos estudios utilizaron ingredientes naturales.
1940-: El nacimiento de las líneas celulares
En 1940, Wilton R. Earle y otros obtuvieron con éxito fibroblastos de ratón inmortales (células L); en 1951, George O. Gey y His; Sus colegas aislaron con éxito una línea celular humana que se divide infinitamente (células HeLa) de pacientes con cáncer de cuello uterino.
Con estas líneas celulares ya no es necesario aislar células para cada experimento, sino utilizar la misma línea celular para los experimentos. Esto también permite medir los pequeños efectos de diferentes componentes del medio de cultivo en las células y realizar análisis cuantitativos. A partir de este momento, la investigación sobre los medios de cultivo avanzó rápidamente.
La fuente de Herita Laxela.
1946-:Medio básico y medio libre de proteínas.
Fischer separó los componentes de bajo peso molecular del plasma y descubrió que eliminar el plasma de bajo peso molecular no podía mantener bien el crecimiento celular. Más tarde, Fisher descubrió que los aminoácidos son componentes esenciales de los componentes de bajo peso molecular para mantener el crecimiento celular.
En 1955, Harry's Eagle utilizó el método de Fisher para confirmar que 13 aminoácidos y 8 vitaminas en ingredientes de bajo peso molecular eran ingredientes esenciales. Sobre esta base, Eagle inventó el medio mínimo esencial (MEM), que contiene glucosa, 6 sales inorgánicas, 13 aminoácidos, 8 vitaminas y plasma dializado. Este medio de cultivo inició oficialmente la investigación sobre medios de cultivo celular y todavía se utiliza ampliamente en campos relacionados.
Basado en Eagle, Renato Dulbecco, Marguerite Vogt, Clifford P. Stanners, Norman N. Iscove y Fritz Melchers, el cultivo MEM se optimizó para diferentes líneas celulares y diferentes propósitos de cultivo. El medio águila modificado de Dulbecco (DMEM), que Dulbecco ha optimizado aún más, se ha convertido en el medio más utilizado en la investigación básica y es la piedra angular de toda la investigación de medios de cultivo celular de ingeniería biofarmacéutica. El italoamericano recibió el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 1975 a 1975 por sus destacadas investigaciones sobre los virus tumorales.
En el año 1957, el Dr. Theodore T. Puck de la Universidad de Colorado en Estados Unidos aisló una célula epitelial adherente del ovario de una hembra de hámster adulta. Esta célula se convirtió en la más utilizada en el mundo. biofarmacéuticos. Una amplia gama de células CHO.
No es exagerado decir que sin las exitosas investigaciones de Eagle, Dulbecco y Theodore T. Puck en la década de 1950, la actual industrialización mundial de fármacos con anticuerpos, de casi 100 mil millones de dólares estadounidenses, sólo puede ser una cuestión de papel.
▲En 1973, la Universidad de Columbia otorgó el Premio Louisa Gross Horwitz a Harry Eagle Renato Dulbec Sedol Puck
1970-: Desarrollo de medios sin suero
Durante En 1976, tres informes de investigación clave aceleraron el desarrollo de medios sin suero:
El grupo de investigación de Hamm descubrió la necesidad del selenita.
Larry J. Guilbert e Iscove descubrieron que, además del selenito, la transferrina y la albúmina son buenos sustitutos del suero.
Izumi Hayashi y Gordon H. Sato descubrieron que una combinación de varias hormonas y factores de crecimiento era un buen sustituto del suero.
Estimulados por estos estudios, se desarrolló una variedad de medios sin suero utilizando selenito, transferrina, albúmina, hormonas y factores de crecimiento en lugar de suero.
Mientras desarrollaban un cultivo sin suero, los investigadores también combinaron directamente varios componentes esenciales en sustitutos del suero, como insulina, transferrina, selenito, etc., en ITS.
Hiroki Murakami y otros descubrieron que la etanolamina es necesaria para el cultivo de células de hibridoma, por lo que la combinaron con ITS para formar ITES. Los investigadores han desarrollado sustitutos séricos correspondientes para diferentes células. Por ejemplo, el suplemento B-27 se utiliza como sustituto del suero en cultivos de células neurales.
1978-: Aplicación industrial de los medios de cultivo celular
En 1982, se aprobó la comercialización del primer fármaco insulina genéticamente modificado, iniciando la era de los fármacos proteicos recombinantes.
Debido a modificaciones de la glicosilación, la EPO, el interferón beta y los anticuerpos monoclonales sólo pueden expresarse en células animales. Las células NS0 y CHO se han convertido en la corriente principal de la producción industrial de fármacos proteicos y anticuerpos.
A nivel internacional los medios de cultivo de las multinacionales farmacéuticas suelen optimizarse según el producto para obtener un medio de cultivo específico. En China, debido al pequeño mercado y la baja inversión en I+D, se suelen utilizar medios de catálogo comerciales y empresas individuales como Ishida Hikaru, Fu Honghanlin y WuXi AppTec desarrollan medios de forma independiente.
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No hay duda de la fortaleza de Thermo Fisher Scientific en el campo de la I+D y la producción global de productos biológicos, especialmente su Gibco. Marca, ha logrado logros inconmensurables en el campo de la investigación y aplicación de cultivos celulares.
¿Gibko? Fundada en 1962, ya es un "tío" en cuanto a edad. Pero este tío no es sencillo. ¡Ha logrado muchas cosas impresionantes en los últimos 55 años!
▲La vida pasada de Gibco
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