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Dalla storia ai tempi moderni: in che modo la coltura cellulare in sospensione guida la rivoluzione biomedica?
La coltura cellulare in sospensione è un tipo di coltura cellulare in cui singole cellule o piccoli aggregati cellulari possono correre e proliferare in un mezzo di crescita agitato, formando una sospensione.
La coltura cellulare in sospensione è uno dei due tipi classici di coltura cellulare, l'altro è la coltura cellulare aderente. La storia delle colture cellulari in sospensione è strettamente correlata alla storia complessiva delle colture cellulari, ma differisce nei metodi di mantenimento e nelle applicazioni commerciali. Le cellule in sospensione possono derivare da tessuti omogeneizzati o soluzioni cellulari eterogenee e si trovano comunemente in colture di linee cellulari non aderenti, come cellule del sangue, cellule vegetali e cellule di insetti. Sebbene alcune linee cellulari siano coltivate in sospensione, la maggior parte delle linee cellulari di mammifero attualmente sul mercato sono aderenti. Le colture cellulari in sospensione devono essere agitate per mantenere le cellule in sospensione e possono richiedere apparecchiature specializzate come agitatori magnetici, agitatori orbitali e fiasche di coltura. Durante la coltura, è necessario utilizzare un terreno contenente sostanze nutritive e controllare l'intervallo di densità cellulare per evitare la morte cellulare.
Storia
Nel 1885, William Rooker pose le basi per la futura coltura dei tessuti sviluppando un tampone salino per il mantenimento delle cellule viventi, come gli embrioni di pollo, per diversi giorni.
Nel 1907, Ross Granville Harrison sviluppò la tecnologia della coltura cellulare in vitro, incluso il miglioramento della tecnica delle gocce sospese per coltivare le cellule nervose e l'introduzione di tecniche asettiche durante il processo di coltura. Nel 1910, Montrose Thomas Burroughs migliorò la tecnica di Harrison e, in collaborazione con Alex Carrel, stabilì colture multiple di tessuti che potevano essere mantenute in vitro, utilizzando plasma fresco combinato con soluzioni saline. Carell sviluppò anche la prima linea cellulare conosciuta, una linea cellulare derivata dal cuore di un embrione di pollo, che mantenne per 34 anni. Sebbene le affermazioni su questa linea cellulare "immortale" siano state successivamente contestate da Leonard Hayfrick, questa importante svolta ha ispirato altri scienziati a creare nuove linee cellulari. Nel 1952, George Otto Guy e la sua assistente Marie Kubisik coltivarono la prima linea cellulare umana immortale, le cellule HeLa, sebbene a differenza di altre linee cellulari aderenti, le cellule HeLa possano anche essere mantenute in sospensione.
Metodi e manutenzione
Isolare le cellule e stabilire la coltura
Tutte le cellule primarie (cellule derivate direttamente da un individuo) devono prima essere rimosse dall'ospite, isolate utilizzando enzimi digestivi e coltivate mentre sono sospese nel terreno di coltura. Quindi, nella coltura in sospensione, i globuli bianchi sono in grado di rimanere naturalmente in sospensione e adattarsi alla domanda, diventando parte della coltura in sospensione. La maggior parte delle cellule dei mammiferi sono aderenti e devono aderire a una superficie per potersi dividere. Per le cellule vegetali e le cellule di insetti, è possibile ottenere dal produttore cellule crioconservate da utilizzare nella creazione di colture in sospensione.
Mantenimento delle colture cellulari in sospensione in laboratorio
Le colture cellulari in sospensione richiedono passaggi frequenti per evitare il sovraffollamento delle cellule.
Sebbene le cellule sospese e le cellule attaccate presentino molte somiglianze, esistono alcune differenze fondamentali. Ad esempio, le colture cellulari sospese richiedono agitazione per evitare che le cellule affondino sul fondo. A questo scopo sono state sviluppate fiasche per colture specializzate come fiasche con agitatore e fiasche con agitatore. L'agitazione mantiene le cellule sospese nel mezzo, ma crea anche forze di taglio sulle cellule, influenzandone negativamente la crescita.
Coltura cellulare in sospensione per applicazioni commerciali
Il vantaggio delle colture cellulari in sospensione è che non sono limitate dall'area superficiale e possono esistere in numero maggiore in contenitori più grandi, il che le rende ampiamente utilizzate. La coltura cellulare in sospensione è particolarmente importante nella produzione di vari prodotti, come anticorpi, agenti biologici, colture di fermentazione microbica, ecc.
Le applicazioni commerciali delle linee cellulari in sospensione includono: produzione di anticorpi, generazione di proteine terapeutiche, ricerca sui vaccini, ecc.
In breve, la coltura cellulare in sospensione non solo ha raggiunto importanti progressi nella storia, ma continua anche a promuovere varie innovazioni nell'attuale campo biomedico. Il suo potenziale in anatomia, biofarmaceutica, medicina rigenerativa, ecc. è ancora in fase di sviluppo. Mentre esaminiamo questi progressi, non possiamo fare a meno di chiederci: in quale altro modo le future rivoluzioni biomediche trarranno vantaggio dallo sviluppo di colture cellulari in sospensione?
