Cultivos Celulares e Ingeniería de Tejidos

Objetivos

Clásicamente, la producción de vacunas, de proteínas recombinantes y de anticuerpos monoclonales ha estado condicionada por la capacidad de hacer crecer células eucariotas en medios de cultivo en el laboratorio. Por otra parte, la utilización de cultivos celulares ha permitido abrir nuevas perspectivas en el conocimiento de los mecanismos moleculares y en el tratamiento de patologías como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y las enfermedades neurodegenerativas, principales causas de morbimortalidad en las sociedades desarrolladas. Asimismo, las necesidades médicas actuales y futuras requieren poder reemplazar tejidos disfuncionales del cuerpo humano, lo cual deriva en un importante desarrollo de técnicas de bioingeniería tisular para la creación y manipulación de tejidos en el laboratorio.

En esta asignatura se pretende iniciar al estudiante en las técnicas básicas de manipulación de cultivos celulares y en las posibles aplicaciones de los cultivos celulares en el ámbito biomédico. Así pues, se plantean cuatro objetivos básicos:

• Conocer los equipos, instalaciones, materiales y técnicas necesarios para la manipulación de cultivos celulares y de materiales biológicos en condiciones estériles.
• Iniciar a los estudiantes en la manipulación de los cultivos de células eucariotas.
• Introducir a los estudiantes en los principios y técnicas de la ingeniería tisular.
• Conocer las posibles aplicaciones del uso de los cultivos celulares y de la ingeniería de tejidos mediante el análisis de publicaciones científicas.

Resultados de aprendizaje

• RA1. Conoce las técnicas de cultivo en 2D y 3D y de análisis de células y tejidos.
• RA2. Realiza cultivos en monocapa de líneas celulares continuas de forma correcta y segura, siguiendo las buenas prácticas de laboratorio, y conoce los principales métodos de ingeniería de tejidos.
• RA3. Identifica las técnicas de imagen para el análisis de los niveles de organización celular y tisular.
• RA4. Evalúa de forma global los procesos de aprendizaje llevados a cabo según las planificaciones y objetivos planteados, y establece medidas de mejora individual.
• RA5. Comprende mensajes orales y escritos de diferente tipología de forma completa expresados en catalán, español e inglés.
• RA6. Adquiere y demuestra conocimientos avanzados de los aspectos técnicos y prácticos en el ámbito de los cultivos celulares y de la ingeniería de tejidos.
• RA7. Se desenvuelve de forma eficaz en situaciones complejas o que requieren el desarrollo de nuevas soluciones en la experimentación en el ámbito de los cultivos celulares y de la ingeniería de tejidos.
• RA8. Recopila e interpreta datos e informaciones sobre los que puede fundamentar sus conclusiones, incluyendo, cuando es necesario y pertinente, reflexiones sobre asuntos de índole social, científica o ética en el ámbito de los cultivos celulares y de la ingeniería de tejidos.

Competencias

Generales

• Formular hipótesis siguiendo el método científico, en las que se ponga en práctica la capacidad sintética y analítica de la información de manera crítica para poder resolver problemas.

Específicas

• Describir la relación entre la biología del núcleo y el metabolismo de los principales tipos celulares.
• Desenvolverse con habilidad técnica en un laboratorio de investigación con muestras de células y tejidos y con animales de experimentaicón.
• Promover, respetar y aplicar los principios de la bioética en la actividad profesional.
• Reconocer la organización, estructura y función de las células y de sus componentes en diferentes tejidos.
• Utilizar las princiaples técnicas analíticas y de imagen, el instrumental tecnológico básico y los protocolos habituales de un laboratorio de investigación preclínica.

Básicas

• Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
• Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
• Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

Transversales

• Actuar con espíritu y reflexión críticos ante el conocimiento en todas sus dimensiones, mostrando compromiso hacia el rigor y la calidad en la exigencia profesional.
• Usar distintas formas de comunicación, tanto orales como escritas o audiovisuales, en la lengua propia y en lenguas extranjeras, con un alto grado de corrección en el uso, la forma y el contenido.

Contenidos

La asignatura se estructura en sesiones de teoría, sesiones de trabajo dirigido y sesiones prácticas.

En las sesiones teóricas se imparten los contenidos de la asignatura organizados en cuatro bloques:

• Parte I. Introducción a los cultivos celulares (conceptos básicos, laboratorio de cultivos celulares, tipos de cultivos, contaminaciones, etc.)
• Parte II. Técnicas de cultivo celular (requisitos nutricionales, métodos de cultivo, biología de las células en cultivo, criocongelación, cultivos primarios, etc.)
• Parte III. Técnicas de estudio de los cultivos celulares (citometría de flujo, microscopía, etc.) y aplicaciones de los cultivos celulares (terapia celular, etc.)
• Parte IV. Bioingeniería tisular (principios y técnicas)

En las sesiones de trabajo dirigido se profundizan los siguientes bloques de contenidos:

• Normativa para la manipulación de cultivos celulares en el ámbito biotecnológico y de investigación (normativa de bioseguridad, equipos de protección individual y colectiva, tratamiento de residuos, normativa de trabajo según las BPL, etc.)
• Aspectos éticos relacionados con la manipulación de cultivos celulares (legislación de protección de datos, normativas y códigos de buenas prácticas en la investigación, consentimiento de pacientes, etc.)
• Aplicaciones de los cultivos celulares (usos biotecnológicos de los cultivos celulares, terapia celular, etc.)
• Aplicaciones de la ingeniería de tejidos (biomateriales, descelularización de órganos, bioimpresión en 3D, etc.)

En las sesiones de prácticas se trabaja:

• Introducción a la manipulación de muestras en condiciones estériles
• Iniciación y expansión de un cultivo en monocapa de una línea celular continua
• Estudios de proliferación y viabilidad celular
• Técnicas de seguimiento y análisis de los cultivos celulares

Evaluación

La evaluación de la asignatura se basa en un seguimiento continuo del trabajo académico del estudiante a lo largo del curso.

El peso total de las actividades de evaluación representa el 100 % de la nota final de la asignatura (NF). La nota final es la media ponderada de las notas de las siguientes actividades de evaluación:

• Prueba específica de evaluación (actividad individual y recuperable; nota mínima para promediar: 4,5)
  • Examen de síntesis: 40 % de la NF
  • Problemas de prácticas de laboratorio: 10 % de la NF
• Realización de trabajos (actividades de trabajo dirigido en grupo)
  • Seminarios: 20 % de la NF; actividades no recuperables
  • Cuestionario previo de prácticas: 2,5 % de la NF; actividad no recuperable.
• Libreta de prácticas: 20 % de la nota final
• Actitud y participación: 7,5 % (en el aula: 2,5 %; en el laboratorio: 5 %); actividad no recuperable

Criterios específicos de la asignatura

• Las actividades de seminarios de análisis de artículos científicos y las prácticas son de asistencia obligatoria.
• Para aprobar la asignatura es preciso obtener una nota final en la que la media ponderada de todos los ítems sea igual o superior a 5,0.
• Asistencia y actitud de trabajo en las prácticas: las prácticas se inician a la hora en punto prevista. La falta de puntualidad perjudica el desarrollo de las prácticas y, por tanto, puntúa negativamente y queda reflejada en la nota de asistencia. Se evalúa la actitud global en el laboratorio: implicación en el desarrollo del trabajo experimental, disponer de protocolos experimentales propios, libreta de laboratorio cosida, calculadora, bata de laboratorio y ropa adecuada para evitar accidentes. Se tiene en cuenta la coordinación y planificación y el trabajo en equipo para el buen desarrollo de los trabajos experimentales.

Criterios generales de evaluación

• El uso de teléfonos móviles o similares (teléfonos inteligentes, tabletas, etc.) durante la realización de las pruebas recuperables conlleva una calificación numérica de 0 en la prueba.
• No comparecer a alguna de las actividades de evaluación o no presentar las actividades de evaluación dentro de los plazos establecidos da lugar a una calificación numérica de 0 en esta actividad. Esta calificación se tendrá en cuenta en el cálculo de la nota final de la asignatura.
• La nota final de la asignatura se obtiene ponderando, según los respectivos porcentajes, las medias aritméticas de las diferentes actividades.
• El estudiante tiene la opción de volver a examinarse de las pruebas recuperables suspendidas. Las pruebas de recuperación tienen lugar durante las últimas semanas del semestre, destinadas a esta función, y no puede recuperarse más del 50 % de la asignatura.
• En caso de renunciar a la prueba de recuperación, se mantendrá la nota obtenida en primera instancia.
• En las actividades no recuperables no se exigen notas mínimas para el cálculo de la nota final de la asignatura.
• Solo se califica la asignatura con "No presentado" en caso de no haber comparecido a ninguna prueba evaluable ni haber obtenido nota en ninguna de las actividades de la asignatura.

Importante

El plagio o la copia de trabajo ajeno se penalizan en todas las universidades y, según las Normas de convivencia de la UVic-UCC, constituyen faltas graves o muy graves. Por ello, en el transcurso de esta asignatura el plagio o apropiación indebida de textos o ideas de otras personas (ver qué se considera plagio) y el uso indebido o no declarado de la inteligencia artificial en una actividad se traduce de forma automática en un suspenso o en otras medidas disciplinarias.

Para citar de forma apropiada textos y materiales se deben consultar las orientaciones y pautas de citación académica disponibles en la página web de la Biblioteca de la UVic.

Metodología

Contenidos teóricos

Los contenidos teóricos se imparten utilizando las metodologías que se relacionan a continuación, en función de las necesidades derivadas de cada tema:

• Clases magistrales
• Seminarios con metodología de aprendizaje basado en problemas (ABP)
• Seminarios con metodología de aprendizaje cooperativo en la lectura guiada de artículos científicos

Habilidades prácticas

Las habilidades prácticas se trabajan mediante trabajo experimental en el laboratorio en pequeños grupos.

Bibliografía

Básica

• Doyle, A., Griffiths, J.B. (1998). Cell and Tissue Culture: Laboratory procedures in biotechnology. John Wiley & Sons.
• Freshney, R.I. (2010). Culture of animal cells a manual of basic technique and specialized applications. Recuperado de https://onlinelibrary-wiley-com.biblioremot.uvic.cat/doi/book/10.1002/9780470649367
• Lanza, R., Langer, R., Vacanti, J. (2007). Principles of Tissue Engineering (3 ed.). Elsevier Academic Press.
• Ormerod, M.G. (2008). Flow Cytometry: A Basic Introduction. Recuperado de https://flowbook.denovosoftware.com/
• Sigma-Aldrich. Lab & Production Materials (2018). Fundamental Techniques in Cell Culture Laboratory Handbook: 4th Edition. Recuperado de https://www.sigmaaldrich.com/life-science/cell-culture/learning-center/ecacc-handbook.html

Complementaria

El profesorado facilita las referencias de la bibliografía complementaria y de lectura obligatoria en el transcurso de la asignatura a través del Campus Virtual.