Enfoques Innovadores en la Investigación del Crecimiento Celular

En el estudio de células, los científicos suelen usar métodos tradicionales que implican observar muestras fijas. Aunque esta forma ayuda a entender cómo diferentes sustancias afectan a las células, limita la capacidad de ver los procesos mientras suceden. Los recientes avances en tecnología microfluídica permiten a los científicos combinar la observación de células y la entrega de medicamentos de una manera que les deja monitorear cambios en tiempo real. Usando dispositivos especializados conocidos como sistemas de órgano-en-un-chip, los investigadores pueden ver cómo se comportan las células de manera similar a los tejidos reales, dando pistas sobre enfermedades.

#Uso de Células SH-SY5Y para la Investigación

Una área de interés en la investigación celular son las Enfermedades neurodegenerativas, como el Parkinson y el Alzheimer. Para entender mejor estas condiciones, los investigadores a menudo utilizan un tipo específico de célula humana llamada SH-SY5Y. Estas células se pueden ajustar para imitar varios tipos de células del cerebro, haciéndolas útiles para estudiar la acumulación de proteínas dañinas y problemas con la producción de energía celular.

En pruebas tempranas, los científicos notaron que cultivar células SH-SY5Y en pequeñas cámaras diseñadas para estudios microfluídicos ralentizaba significativamente su crecimiento en comparación con platos tradicionales. Para solucionar este problema, llevaron a cabo una serie de pruebas para encontrar el mejor tamaño de cámara que permitiera a las células crecer a un ritmo similar al que se ve en condiciones estándar.

#Diseño de Cámara y Crecimiento Celular

Los investigadores crearon diferentes tamaños de cámaras hechas de material de policarbonato para observar el crecimiento celular. Los diámetros de estas cámaras variaban de 3 mm a 50 mm, y al principio los probaron sin ningún tratamiento de superficie para fomentar la adhesión celular. Compararon el crecimiento celular en estas cámaras con el de platos de Petri regulares. Se recopilaron imágenes que mostraban qué tan bien cubrían las células la superficie durante varios días y se almacenaron para análisis.

Para monitorear cómo respiraban las células, los científicos usaron un dispositivo llamado Oroboros Oxygraph-2k. Este dispositivo ayudó a determinar cuánto oxígeno consumían las células mientras estaban en un ambiente controlado donde no podía entrar aire exterior. Filmaron el crecimiento de las células SH-SY5Y, tomando imágenes individuales cada cinco minutos y compilándolas en un video para un examen más profundo.

#Importancia de los Sistemas Microfluídicos

La investigación en biología celular es esencial, especialmente a medida que los científicos exploran nuevas formas de cultivar y observar células en sistemas más pequeños. Los sistemas microfluídicos permiten a los investigadores ver cómo reaccionan las células a los medicamentos en tiempo real, lo cual es valioso para estudiar diversas enfermedades. Sin embargo, estos sistemas también pueden presentar desafíos para mantener la función celular normal en espacios más pequeños.

#Materiales y Métodos Usados en el Estudio

Para sus experimentos, los investigadores utilizaron una variedad de productos químicos y soluciones, asegurándose de proporcionar el mejor ambiente para el crecimiento celular. Trabajaron con tres líneas celulares humanas diferentes: SH-SY5Y, una línea de células bronquiales y células HeLa, que a menudo se utilizan en estudios genéticos. Cada tipo de célula se cultivó en un medio adecuado para sus necesidades específicas.

Para observar el crecimiento celular, emplearon un microscopio diseñado específicamente para capturar imágenes continuamente. Se usaron diferentes tipos de platos de cultivo, incluyendo cultivos de múltiples cámaras diseñados especialmente hechos de policarbonato. Estas cámaras se crearon con precisión y se sellaron para minimizar la evaporación, imitando las condiciones estándar de laboratorio.

#Realización de los Experimentos

Una vez que se prepararon los platos de cultivo, se agregó un número conocido de células a cada cámara. Los científicos mantuvieron una altura líquida constante, permitiendo un crecimiento celular uniforme. Los platos se colocaron en un incubador que mantenía un ambiente cálido y estable. Durante el período de crecimiento, se tomaron imágenes para monitorear qué tan bien estaban creciendo las células.

Los investigadores también se enfocaron en medir cómo utilizaban las células el oxígeno. Usaron un sensor para rastrear la tasa de consumo de oxígeno (OCR) de las células SH-SY5Y. Esto involucró medir cuánto oxígeno absorbían las células mientras experimentaban diferentes condiciones, lo que podría revelar su salud y niveles de actividad.

#Resultados del Estudio

Los resultados del estudio indicaron cómo el número inicial de células sembradas en las cámaras afectaba su tasa de crecimiento. Se encontró que un mayor número de células iniciales conducía a un crecimiento más rápido, reforzando lo que ya se sabe en biología celular. Además, los investigadores trabajaron para entender cómo el tamaño de la cámara influía en la capacidad de las células para crecer y prosperar.

Observaron que en cámaras más pequeñas, las células tendían a agregarse, lo que conducía a un crecimiento menos efectivo. A medida que aumentaba el tamaño de las cámaras, la tasa de crecimiento parecía estabilizarse, con una similitud notable al comparar el comportamiento de las células SH-SY5Y en cámaras de policarbonato con platos de cultivo tradicionales. Por otro lado, las otras líneas celulares, como las HeLa y las células bronquiales, mostraron patrones de crecimiento diferentes que no dependían únicamente del tamaño de la cámara.

#Observaciones sobre la Función Celular

Investigaciones adicionales revelaron que las células SH-SY5Y tenían niveles bajos de función mitocondrial, que es una medida de qué tan bien producen energía las células. Esta tasa de consumo de oxígeno baja indicaba que estas células podrían tener características únicas que las hacían menos activas que otros tipos de células. A pesar de esta limitación, las células SH-SY5Y siguen siendo adecuadas para largos períodos de estudio en ambientes sellados.

#Monitoreo del Crecimiento a Largo Plazo

El estudio también destacó que cuando las células SH-SY5Y se cultivaban en cámaras selladas de un tamaño específico, continuaban creciendo bien a lo largo del tiempo. La cobertura superficial de las células en estas condiciones controladas fue similar a la que se vio en platos estándar, sugiriendo que estos sistemas microfluídicos podrían reemplazar efectivamente los métodos tradicionales.

Además, los investigadores observaron cómo las células cambiaban de forma durante la división, pasando de una forma alargada a una forma redonda antes de regresar a su forma original. Este cambio morfológico durante el período de crecimiento es un aspecto importante del comportamiento celular que puede dar pistas sobre su salud y desarrollo.

#Conclusión

A través de esta investigación, se obtuvieron valiosas pistas sobre cómo se comportan las células neuroblastoma SH-SY5Y en diferentes tamaños de cámara y bajo varias condiciones. Los científicos descubrieron que las cámaras selladas más grandes parecen proporcionar un mejor ambiente para el crecimiento celular en comparación con las más pequeñas. Este estudio enfatiza la importancia de diseñar cuidadosamente los experimentos para garantizar condiciones ideales para el cultivo celular.

Los hallazgos abren avenidas para más investigaciones en neurobiología, biología celular e ingeniería bio, proporcionando pautas cruciales sobre cómo abordar mejor los experimentos en estos campos. Estos métodos podrían llevar a una mejor comprensión y tratamiento de enfermedades neurológicas y contribuir a avances en técnicas de investigación celular.