miniatura|Cultivo de células HeLa con tinguidura fluorescente. Unha liña celular inmortalizada, ou abreviado frecuentemente como liña celular, é unha poboación de células procedentes dun organismo pluricelular que debido a unha mutación casual ou inducida, evadiron os mecanismos naturais de senescencia celular e poden manterse en cultivo en división de maneira practicamente indefinida. Contrariamente, se se extraen células normais dun organismo pluricelular e se intentan manter en cultivo, proliferan un número finito e reducido de veces (é o que se denomina cultivo primario). As células inmortalizadas poden cultivarse durante moito tempo in vitro. As mutacións necesarias para a inmortalidade poden producirse de maneira natural ou ser inducidas intencionadamente con finalidades experimentais. As liñas celulares inmortais son unha ferramenta moi importante para a investigación en diversos campos da bioquímica, a bioloxía celular e a biotecnoloxía. Dado o seu baixo custo, a súa facilidade de uso e a reproducibilidade dos resultado entre diferentes experimentos e diferentes laboratorios, as liñas de células continuas utilízanse desde hai moitos anos. Compártense entre investigadores e iso permite a reprodución e a confirmación dos resultados.Matthew D. Ringel «“Thyroid Cancer” Cell Line Misidentification: A Time for Proactive Change». J Clin Endocrinol Metab., 93, 11, 2008, páx. 4226–4227.
Non se deben confundir as liñas celulares inmortalizadas coas células nai que se encontran nun organismo, que tamén se poden dividir indefinidamente. As células nai forman parte normal do desenvolvemento dun organismo pluricelular. As liñas celulares inmortalizadas, ao contrario, son células que foron illadas dun organismo, é dicir, non forman parte xa do organismo nin interveñen nas súas funcións, e mantéñense de maneira “artificial” en cultivo como unha ferramenta de estudo para a investigación. Tamén se utiliza ás veces o termo liña celular (non inmortalizada) para indicar a liña de células que durante o seu desenvolvemento e diferenciación naturais dá lugar a outras células; por exemplo, pode falarse da liña celular do monocito/macrófago, a liña celular dos espermatozoides ou a liña xerminal.
Relación coa bioloxía e a patoloxía naturais Hai diversas liñas celulares inmortalizadas. Algunhas delas son liñas celulares normais extraídas (por exemplo, derivadas de células nai). Outras liñas celulares son o equivalente in vitro das células cancerosas. O cancro prodúcese cando unha célula somática que normalmente non se pode dividir sofre mutacións que provocan unha desregulación dos controis do ciclo celular normal, que conducen a unha proliferación incontrolada. As liñas celulares inmortalizades sufriron mutacións similares que permiten que un tipo de célula que normalmente non se podería dividir fóra do organismo, poida proliferar in vitro. A orixe dalgunhas liñas de células inmortais, son cancros naturais, como por exemplo as células HeLa.
Aplicacións As liñas celulares inmortalizadas utilízanse amplamente en investigación como un modelo simple para o estudo dos sistemas biolóxicos, moito máis complexos.Kaur, G; Dufour, J. M «"Cell lines: Valuable tools or useless artifacts"». Spermatogenesis., 2, 1, 2012, páx. 1-5. A principal vantaxe de utilizar unha liña celular inmortal para a investigación, é precisamente a súa inmortalidade; as células pódense manter durante moito tempo en cultivo. Iso simplifica en gran maneira a investigación, xa que de forma natural as células teñen unha vida útil en cultivo tan curta que iso limita o seu estudo. As liñas celulares inmortalizadas tamén se poden clonar dando lugar a unha poboación clonal que, á súa vez, se pode propagar indefinidamente. Iso permite que unha análise se repita moitas veces en células xeneticamente idénticas, cousa que é desexable para os experimentos científicos repetibles. As liñas celulares inmortalizadas son amplamente empregadas en biotecnoloxía, e son unha forma rendible de producir células, similares ás que se encontran nun organismo pluricelular, in vitro. As células utilízanse para unha gran variedade de propósitos, desde probar a toxicidade de compostos ou fármacos para a produción de proteínas eucariotas, como unha fabrica de síntese proteica.
Inconvenientes Os principais inconvenientes relacionados co uso de liñas celulares están relacionados coas consecuencias dunha posible contaminación por outros tipos celulares, do uso errado dunha liña celular en lugar doutra pola súa incorrecta identificación nun momento dado do seu subcultivo, e da súa deterioración ao longo do seu subcultivo. Calcúlase que actualmente entre o 18% e o 36% das liñas celulares poden estar contaminadas ou identificades erradamente. A isto hai que sumar os problemas asociados ao subcultivo excesivo da liña celular. O uso de liñas celulares non autenticadas ou excesivamente subcultivadas pode ter un custo elevado en termos económicos mais sobre todo en termos científicos.Hughes P, Marshall D, Reid Y, Parkes H, Gelber C. «The costs of using unauthenticated, over-passaged cell lines: how much more data do we need?». Biotechniques, 43, 5, 2007, páx. 575-582. [Hughes P, Marshall D, Reid Y, Parkes H, Gelber C. «The costs of using unauthenticated, over-passaged cell lines: how much more data do we need?». Biotechniques, 43, 5, 2007] Teñen a desvantaxe de posuír características de células mutadas e cancerosas, que xa non se comportan totalmente igual que as normais, o que limita a interpretación dos resultados obtidos nos experimentos con elas.
Contaminación por outras células A contaminación das liñas celulares por outras liñas foi recoñecida e documentada desde a década de 1950. Moitas liñas celulares que se utilizan amplamente en investigación biomédica foron contaminadas por outras células máis agresivas que foron substituíndo o cultivo orixinal. Por exemplo, supostas liñas do tiroide viuse que en realidade eran células de melanomaRebecca E. Schweppe, Joshua P. Klopper, Christopher Korch, Umarani Pugazhenthi, Miriam Benezra, Jeffrey A. Knauf, James A. Fagin, Laura A. Marlow, John A. Copland, Robert C. Smallridge, and Bryan R. Haugen «Deoxyribonucleic Acid Profiling Analysis of 40 Human Thyroid Cancer Cell Lines Reveals Cross-Contamination Resulting in Cell Line Redundancy and Misidentification». J Clin Endocrinol Metab., 93, 11, 2008, páx. 4331–4341. ou, supostos tecidos de próstata eran en realidade de cancro de vexiga urinaria ou cultivos uterinos que eran en realidade de cancro de mama.Jill Neimark «"Line of attack"». Science., 347, 6225, 2015, páx. 938-940. Cada vez hai máis probas que demostran que a contaminación creada en liñas celulares, a identificación errada e o uso de cultivos con gran número de pases de recultivo ten un grande impacto na xeración de resultados errados e enganosos, e supón un malgasto de fondos das investigacións. Dado que non hai unha lexislación ou normativa referente aos cultivos celulares que marque as directrices a seguir, nin os requirimentos á hora de publicar resultados científicos, é responsabilidade da comunidade científica asegurar a integridade dos cultivo celulares utilizados en investigación.
Cambios desde a súa orixe non inmortal
Aínda que as liñas celulares inmortalizadas a miúdo se orixinan a partir dun tipo de tecido coñecido, estes padeceron mutacións importantes para converterse en inmortais. Estas mutacións poden alterar a bioloxía da célula é debe terse en conta en calquera estudo que se realice.Vivien Marx «"Cell-line authentication demystified"». Nature Methods, 11, 5, 2014, páx. 483-488. As liñas celulares tamén poden cambiar xeneticamente ao longo do seu subcultivo, nos diversos pasos, dando lugar a diferenzas fenotípicas e resultados experimentais potencialmente diferentes segundo cando e con que liñaxe se realizase o experimento. Como resultado de presións selectivas e da deriva xenética, as liñas celulares que se manteñen en cultivo moito tempo, presentan funcións clave diminuídas ou alteradas e con frecuencia xa non representan modelos fiables do material fonte orixinal.
Métodos de xeración Hai diversos métodos de xerar liñas celulares inmortalizadas:Irfan Maqsood, M.; Matin, M. M.; Bahrami, A. R.; Ghasroldasht, M. M. «"Immortality of cell lines: Challenges and advantages of establishment"». Science., 37, 10, 2013, páx. 1038-45. Illamento dun cancro natural. Este é o método orixinal para xerar unha liña celular inmortalizada. Entre os exemplos principais atópanse as células humanas HeLa obtidas a partir dun cancro de colo uterino.Batts DW «"Cancer cells killed Henrietta Lacks – then made her immortal"». The Virginian-Pilot., 1, 1977, páx. 12-14. Transformación espontánea en cultivo. É o caso das células HaCaT, unha liña celular que se orixinou pola transformación espontánea de queratinocitos adultos humanos cultivados in vitro. Unha transformación asociada a alteracións cromosómicas secuenciais, non ligadas a defectos maiores de diferenciación.Boukamp, Petra; Petrussevska, Rule T.; Breitkreutz, Dirk; Hornung, Jiirgen; Markham, Alex; Fusenig, Norbert E. «Normal Keratinization in a Spontaneously Immortalized Aneuploid Human Keratinocyte Cell Line». The Journal of Cell Biology, 106, 3, 1988, páx. 761–771. Introdución dun xene viral que desregula parcialmente o ciclo celular (por exemplo, o xene adenovirus tipo 5 E1 utilízase para inmortalizar a liña celular HEK 293; o virus Epstein-Barr pode inmortalizar os linfocitos B por infección.Henle W, Henle G «"Epidemiologic aspects of Epstein–Barr virus (EBV)-associated diseases"». Annals of the New York Academy of Sciences., 354, 1980, pàg. 326-331. Expresión artificial de proteínas clave necesarias para a inmortalidade celular, como por exemplo a telomerasa, que impide a degradación dos extremos do cromosoma durante a replicación do ADN en eucariotas. Tecnoloxía dos hibridomas, utilizada especificamente para a xeración de liñas inmortalizadas de células B produtoras de anticorpos, onde unha célula B produtora de anticorpos se fusiona cunha célula de mieloma (cancro de célula B) para xerar a liña estable de células B.Milstein C. «The hybridoma revolution: an offshoot of basic research». Bioessays., 21, 11, 1999, páx. 966-973.
Exemplos Hai diversos exemplos de liñas celulares inmortalizadas, cada unha con propiedades diferentes. En xeral, clasifícanse polo tipo de célula da cal proveñen ou coa cal son máis semellantes bioloxicamente.
Células 3T3: liña celular de fibroblastos de rato derivada dun tecido de embrión de rato cultivado cunha mutación espontánea. A liña estableceuse en 1962 no Departamento de Patoloxía da Universidade de Nova York.Todaro, GJ; Green, H «"Quantitative studies of the growth of mouse embryo cells in culture and their development into established lines"». J. Cell Biol., 17, 1963, páx. 299–313. Células Caco-2: liña celular heteroxénea de adenocarcinoma colorrectal epitelial humano, desenvolvida polo Instituto Sloan-Kettering para a Investigación do Cancro en investigacións realizadas polo doutor Jorgen Fogh.Fogh J i Trempe G «"Human Tumor Cells In Vitro"». J. Fogh, ed., 1975, páx. 115-141. Células CHO: liña celular derivada do ovario de hámster chinés obtida en 1957 na Universidade de Colorado, moi empregades na produción industrial de proteínas recombinantes para uso terapéutico.Wurm FM «"Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells"». Nature Biotechnology, 22, 11, 2004, páx. 1393–1398.