Plan docente de la asignatura

 

 

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Datos generales

 

Nombre de la asignatura: Cultivos Celulares e Ingeniería Tisular

Código de la asignatura: 361619

Curso académico: 2021-2022

Coordinación: Manuel Reina Del Pozo

Departamento: Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología

créditos: 6

Programa único: S

 

 

Consideraciones previas

 

Libros básicos sobre cultivo de células animales e ingeniería tisular


— Adams, R. L. P. Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology. Volumen 8: Cell culture for biochemists. Ámsterdam: Elsevier, 1988.
— Atala, A.; Lanza, R. P. Methods of Tissue Engineering. San Diego: Academic Press, 2002.
— Davis, J. M. Basic Cell culture: a Practical Approach. 2.ª edición. Oxford: I.R.L. Press, 2005. (The Practical Approach Series).
— Freshney, R. I.; Stacey, G. N.; Auerbach, J. M. Culture of human stem cells. Hoboken: Wiley, 2007.
— Freshney, R. I. Animal Cell Culture: a Practical Approach. Oxford: I.R.L. Press, 1986. (The Practical Approach Series).
— Freshney, R. I. Culture of Animal Cells: a Manual of Basic Technique. 5.ª edición. Nueva York: Wiley-Liss, 2005.
— Harrison, M. A.; Rae, I. F. General Techniques of Cell Culture. Col. Handbooks in Practical Animal Cell Biology. Cambridge: Cambridge University Press, 1997.
— Horch, R. E.; Munster, A. M.; Achauer, B. M. Cultured Human Keratinocytes and Tissue Engineering Skin Substitutes. Stuttgart: Georg Thieme Verlag, 2001.
— Lanza, R. Essentials of Stem Cell Biology. Nueva York: Academic Press, 2006.
— Morgan, J. R.; Yarmush M. L. Tissue Engineering Methods and Protocols. Totowa: Humana Press, 1999. (Colección Methods in Molecular Medicine).
— Ozturk, S. S.; Hu W. S. Cell Culture Technology for Pharmaceutical and Cell-Based Therapies. Nueva York: Taylor and Francis, 2006.
— Shaw, A. J. Epithelial Cell Culture, a Practical Approach. Oxford: I.R.L. Press, 1996. (The Practical Approach Series).
— Stacey, G.; Davis, J. Medicines from Animal Cell Culture. Chichester: Wiley, 2007.

Referencias de bioseguridad

— Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Guía técnica para la evaluación y prevención de los riesgos asociados con la exposición a agentes biológicos. Ministerios de Trabajo y de Asuntos Sociales.
— Real Decreto 664/ 1997, de 12 de mayo, BOE n.º 124, de 24 de mayo.
— Richmond, J. Y.; McKinney, R. W. (ed.). Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories. U. S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health. 4.ª edición. Washington D. C.: U. S. Government Printing Office, 1999. (HHS Publication n.º (CDC) 93-8395, mayo).
Primary Containment of Biohazards: Selection, Installation and Use of Biological Safety Cabinets. U. S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health. 2.ª edición. Washington D. C.: U. S. Government Printing Office, 2000.
The Laboratory Safety Guidelines. 3.ª edición. Publicado con la autorización del Minister of Health Population and Public Health Branch, Centre for Emergency Preparedness and Response. Canadá: 2004. Publicación n.º 4252.


Libros básicos sobre cultivo de células vegetales

— Davey, M. R.; Anthony, P. Plant Cell Culture: Essential Methods. Chichester: Wiley, 2010.
— George, E. F.; Hall, M. A.; De Klerk, G. J. Plant Propagation by Tissue Culture. Volumen 1: The Background. 3.ª edición. Dordrecht: Springer, 2008.
— Gupta, S. D.; Ibaraki, Y. Plant Tissue Culture. Engineering. Dordrecht: Springer. 2006.
— Loyola-Vargas, V. M.; Vázquez-Flota, F. Plant Cell Culture Protocols. 2.ª edición. Totowa: Humana Press, 2005.
— Neumann, K.; Kumar, A.; Imani, J. Plant Cell and Tissue Culture: a Tool in Biotechnology. Basics and Application. Dordrecht: Springer, 2009.
— Hartmann, H. T.; Kester, D. E.; Davies, F. E.; Geneve, R. Plant Propagation: Principles and Practices. 7.ª edición. Upper Saddle River: Prentice Hall. 2002.

 

 

Horas estimadas de dedicación

Horas totales 150

 

Actividades presenciales y/o no presenciales

67

 

-  Teoría

Presencial

 

30

 

-  Prácticas de laboratorio

Presencial

 

37

Trabajo tutelado/dirigido

43

Aprendizaje autónomo

40

 

 

Competencias que se desarrollan

 

   -

Capacidad de desenvolverse con seguridad en un laboratorio

   -

Realizar cultivos celulares, tisulares y de microorganismos

   -

Capacidad para estudiar los organismos a nivel celular y molecular con objeto de comprender los procesos de la vida

   -

Conocer las estructuras y procesos que conforman la célula eucariota

   -

Manipular, analizar y caracterizar muestras biológicas, incluidas las de origen humano

   -

Identificar les aplicaciones emergentes de la biotecnología.

   -

Conocer los tipos y niveles de organización de los seres vivos

   -

Conocer y determinar las tecnologías más adecuadas para las aplicaciones biotecnológicas.

   -

Capacidad de combinar disciplinas como la genética, la microbiología, la biología molecular, la fisiología y la biología celular con disciplinas de tipo práctico como la ingeniería química, las tecnologías de la información o la robótica.

   -

Describir la estructura y funcionamiento de los seres vivos a nivel molecular, celular y tisular, así como la regulación e integración de las funciones en los organismos

Objetivos de aprendizaje

 

Referidos a conocimientos

El alumnado, una vez finalizada la asignatura, deberá:

— Conocer las normas de funcionamiento en un laboratorio de cultivo celular, tanto de células animales como vegetales, así como las normas de manipulación de agentes biológicos que supongan un riesgo biológico y los conceptos de bioseguridad.

— Conocer los principios de funcionamiento de los equipos de un laboratorio de cultivo celular, sus normas de uso y de mantenimiento, así como el diseño de las instalaciones necesarias para el establecimiento y mantenimiento de cultivos celulares in vitro.

— Conocer los conceptos básicos que permiten el establecimiento y mantenimiento de cultivos celulares animales y vegetales primarios, así como el establecimiento y la obtención de líneas estables y su caracterización.

— Conocer los procedimientos básicos de manipulación de células en cultivo, la preparación de medios y de reactivos y su aplicación al mantenimiento de los mismos.

— Conocer los procedimientos básicos de asepsia que garantizan la pureza de los cultivos.

— Conocer las bases de los ensayos de función biológica en los que se emplean sistemas celulares, tanto animales como vegetales, en cultivo.

— Conocer las técnicas basadas en el cultivo celular que se utilizan en los laboratorios de investigación (por ejemplo: técnicas de imagen, analíticas, modificación celular, etc.) que permiten una mejor comprensión de la biología celular, tanto animal como vegetal, y del organismo del que forman parte.

— Conocer las aplicaciones del cultivo celular vegetal, como las técnicas para la investigación básica y aplicada a la micropropagación, al saneamiento y a la mejora de especies, la generación de variabilidad y la biosíntesis y la biotransformación industrial en diferentes ámbitos de actividad humana (agroalimentario, industrial, producción farmacéutica, etc.).

— Conocer los conceptos de la ingeniería tisular de sistemas tisulares animales.

— Conocer los fundamentos de lectura e interpretación de artículos científicos.

— Aplicar las bases conceptuales y metodológicas de la biología a la resolución de problemas basados en resultados experimentales.

 

 

Bloques temáticos

 

1. Introducción a las técnicas de cultivo celular

*  Objetivo del cultivo celular animal y vegetal. Biología de la célula animal en cultivo

2. El laboratorio de cultivo celular

*  Medio sólido, físico y gaseoso. Instrumentación (asepsia, incubación y observación)

3. Bioseguridad en el laboratorio de cultivo

*  Bioseguridad frente a riesgo químico o radiológico. Normas de aplicación. Niveles de bioseguridad: riesgos e instalaciones

4. Técnicas básicas de cultivo celular animal

*  Técnicas de obtención. Técnicas de mantenimiento. Técnicas de propagación. Técnicas de conservación y almacenamiento

5. Técnicas de estudio de cultivos celulares

*  Necesidad de caracterización. Técnicas de caracterización genéticas. Técnicas de caracterización fenotípicas (funcionales) y de imagen. Procedimientos de caracterización y registro

6. Escalado industrial de cultivos celulares

*  Escalado industrial: un reto. Instrumentación necesaria para el escalado: reactores y equipos de control de proceso y registro. Problemática del escalado industrial. Tipos de reactores para células en suspensión y adheridas (batch, fed-batch, perfusión, lecho fluido, etc.). Procedimientos de validación. Ejemplos: cultivo de células de insecto/baculovirus, cultivo de células madre («stem cells»), reactores hepáticos, etc.

7. Células madre (stem cells) animales

*  Origen y tipos. Pluripotencia y multipotencia. Célula madre embrionaria: aislamiento, cultivo y caracterización. Célula madre adulta: nichos, tipos, aislamiento, cultivo y caracterización. Regulación del uso de células madre embrionarias y adultas

8. Ingeniería tisular

*  Ingeniería tisular frente a cocultivo. Materiales y estructuras. Ingeniería tisular y modelos 3D. Aplicación a la medicina regenerativa. Futuro de la ingeniería tisular

9. Técnicas de cultivo de células vegetales

*  Biología de las células «in vitro». Totipotencia celular. Manipulación del crecimiento y diferenciación. Instalaciones, equipos y materiales. Medios de cultivo. Tipos de explantes. Modalidades y aplicaciones del cultivo «in vitro»

10. Micropropagación

*  Aspectos generales, usos y métodos. Organogénesis. Etapas. Aclimatación de vitroplantas. Cultivo de meristemos y ápice caulinar. Aplicación en la obtención de plantas libres de patógenos. Embriogénesis somática. Tipos. Etapas. Semillas artificiales

11. Cultivo de estructuras no organizadas y variabilidad «in vitro»

*  Cultivo de callos. Cultivo de células en suspensión y de células inmovilizadas. Obtención de protoplastos y cultivo. Plating y cocultivo. Aplicaciones. Hibridación somática. Variación somacional. Mutagénesis. Plantas transgénicas (ejemplos)

12. Cultivo de estructuras relacionadas con la reproducción

*  Fertilización «in vitro». Obtención/rescate de embriones. Factores que afectan al cultivo de embriones. Cultivo de óvulos y ovarios. Cultivo de anteras y granos de polen. Criterios de selección del material vegetal. Producción de haploides y otras aplicaciones

13. Otras aplicaciones del cultivo «in vitro»

*  Conservación de germoplasma: crioconservación. Obtención de metabolitos secundarios, colorantes, antioxidantes, productos de interés farmacéutico, compuestos con actividad biocida, biopolímeros, proteínas y anticuerpos

14. A menos que las restricciones impuestas por las autoridades sanitarias obliguen a una priorización o reducción de estos contenidos.

*  El contenido de la asignatura se podrá modificar en función de las resrtricciones que impongan las autoridades sanitarias, que obliguen a una priorización o reducción de estos contenidos.

 

 

Metodología y actividades formativas

 

La asignatura tiene 6 créditos ECTS y se organiza en grupos de, como máximo, 90 alumnos.

Las actividades de formación se distribuirán en las siguientes actividades:

• Sesiones teóricas: 30 sesiones en grupos de 60-90 alumnos. Se desarrollarán los temas indicados en el programa.

• Sesiones de prácticas de laboratorio: se realizarán por separado las prácticas correspondientes a los sistemas de cultivo animal y vegetal. Las sesiones de cultivo de células animales (25 h) se realizarán durante cuatro o cinco sesiones a lo largo de una semana de prácticas intensivas y en grupos de 20 alumnos en los laboratorios P6 y sala 28 de la Facultad de Biología. Las prácticas de cultivo de células vegetales (12 h) se realizarán durante cuatro sesiones de 3 h cada una (1 sesión por semana) en grupos de 10 alumnos en el laboratorio M6 de la Facultad de Biología.

Prácticas en el laboratorio de cultivo celular animal

Se realizarán en el laboratorio P6 y sala 28 e incluirán:

• Sesiones de cultivo en una instalación de bioseguridad de nivel 1 con aplicación de las técnicas básicas: descongelación, cultivo, conteo, separación, disgregación, determinación de viabilidad, propagación y congelación.

• Cultivo de células en suspensión y adheridas, curvas de crecimiento.

• Medida de la proliferación-migración celular.

• Modificación genética de células en cultivo y análisis del fenotipo.

• Visita a instalaciones de cultivo de la Facultad de Biología y a instalaciones de almacenamiento de células (Servicio de Criogenia).

Prácticas en el laboratorio de cultivo celular vegetal

Se realizarán en el laboratorio M6 e incluirán:

• Preparación y esterilización de medios de cultivo.

• Iniciación de un cultivo a partir de segmentos nodales y/o explantes foliares/florales. Obtención de callos.

• Multiplicación y enraizamiento de un cultivo in vitro.

Además, los profesores podrán proponer actividades tutorizadas en el aula o a través del Campus Virtual con el objetivo de facilitar el aprendizaje e impartir nuevos contenidos que se complementarán con actividades en el aula como, por ejemplo, sesiones de dudas, presentación de trabajos (flipped classroom,…), etc…. Estas actividades podrán consistir en ejercicios de cálculo y resolución de problemas, lectura de artículos y respuesta a cuestionarios, y visionado de vídeos. Estas actividades, no siendo evaluables independientemente, podrán considerarse como elementos podrán formar parte del contenido evaluable de la asignatura, especificándose en cada caso. También podrán ser utilizadas como elementos moduladores de la calificación final, así como tenerse en cuenta en la determinación de la asignación de las matrículas de honor si procediera.

La metodología docente propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

En la medida que sea posible se incorporará la perspectiva de género en el desarrollo y actividades de la asignatura.

     

     

    Evaluación acreditativa de los aprendizajes

     

    Evaluación continua.

    Los alumnos que sigan la evaluación continua serán calificados a lo largo del curso mediante las actividades que se indican (lista no exhaustiva):

    • Resolución de dos pruebas parciales no eliminatorias que consistirán en cuestionarios de tipo test con alguna pregunta corta. Se realizarán en las fechas programadas (final del bloque de cultivos animales / final del bloque de cultivos vegetales) y tendrán un valor de un 10 % de la nota final cada una. Los cuestionarios se realizarán en el aula en hora de clase y se resolverán en la propia sesión como actividad de evaluación formativa. Los detalles del formato de examen (número de preguntas, tipo, valoración, etc.) se notificarán en la presentación de la asignatura.

    • Calificación de las prácticas:

    — Sesiones de cultivos animales. Tendrá un valor del 20 % de la nota final, siendo el 10 % la valoración del informe de las prácticas y el otro 10 % la valoración de la actividad realizada en el laboratorio (seguimiento, actitud, rendimiento, calidad del trabajo, etc.). Se podrán establecer requisitos obligatorios antes, durante o después de las prácticas. La no cumplimentación de los mismos supondrá una reducción de entre el 25 y el 50% de la calificación de estas prácticas. Estos requisitos serán expuestos detalladamente en clase y a través del Campus Virtual.

    — Sesiones de cultivos vegetales. Se evaluará mediante la resolución de una pregunta extra de desarrollo de un supuesto práctico y/o preguntas de tipo test en la prueba final. Su calificación tendrá un valor del 10 % de la nota final.

    • Una prueba de síntesis de tipo test de elección múltiple y/o preguntas cortas que tendrá un valor del 50 % de la nota final y las siguientes condiciones:

    — Para poder presentarse será imprescindible haber realizado las prácticas completas (bloque de cultivo animal y de cultivo vegetal).

    — Para poder aprobar y hacer media con las demás calificaciones será necesario obtener una calificación mínima de 5,0 en la prueba de síntesis.

    La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

    Reevaluación

    La prueba de reevaluación de la asignatura, tanto para los alumnos de evaluación única como de evaluación continua, consistirá en un examen de tipo test que puede, además, contar con alguna pregunta corta sobre la totalidad de los contenidos de la asignatura. Su valoración será del 70 % de la calificación final, siendo el 30 % restante la calificación de las prácticas. Para poder presentarse es imprescindible haber realizado las prácticas completas (bloque de cultivo animal y vegetal). Para poder aprobar y hacer media con las demás calificaciones será necesario obtener una calificación mínima de 5,0 en la prueba de síntesis. Es de destacar que la prueba de reevaluación solo reevalúa la prueba de síntesis.

    La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

     

    Evaluación única

    Evaluación única

    Los alumnos que sigan la evaluación única serán calificados a lo largo del curso mediante las actividades que se indican (lista no exhaustiva):

    • Calificación de las prácticas:

    — Sesiones de cultivos animales. Tendrá un valor del 20 % de la nota final, siendo el 10 % la valoración del informe de las prácticas y el otro 10 % la valoración de la actividad realizada en el laboratorio (seguimiento, actitud, rendimiento, calidad del trabajo, etc.). Se podrán establecer requisitos obligatorios antes, durante o después de las prácticas. La no cumplimentación de los mismos supondrá una reducción de entre el 25 y el 50% de la calificación de estas prácticas. Estos requisitos serán expuestos detalladamente en clase y a través del Campus Virtual.

    — Sesiones de cultivos vegetales. Se evaluará mediante la resolución de una pregunta extra de desarrollo de un supuesto práctico y/o preguntas de tipo test en la prueba final. Su calificación tendrá un valor del 10 % de la nota final.

    • Una prueba de síntesis de tipo test de elección múltiple y/o preguntas cortas que tendrá un valor del 70 % de la nota final y las siguientes condiciones:

    — Para poder presentarse será imprescindible haber realizado las prácticas completas (bloque de cultivo animal y de cultivo vegetal).

    — Para poder aprobar y hacer media con las demás calificaciones será necesario obtener una calificación mínima de 5,0 en la prueba de síntesis.

    La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

    Reevaluación

    La prueba de reevaluación de la asignatura, tanto para los alumnos de evaluación única como de evaluación continua, consistirá en un examen de tipo test que puede, además, contar con alguna pregunta corta sobre la totalidad de los contenidos de la asignatura. Su valoración será del 70 % de la calificación final, siendo el 30 % restante la calificación de las prácticas (véase el apartado de evaluación continua). Para poder presentarse es imprescindible haber realizado las prácticas completas (bloque de cultivo animal y vegetal; véase el apartado evaluación continua). Para poder aprobar y hacer media con las demás calificaciones será necesario obtener una calificación mínima de 5,0 en la prueba de reevaluación. Cabe destacar que la prueba de reevaluación solo reevalúa la prueba de síntesis.

    La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

     

     

    Fuentes de información básica

    Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

    Libro

    FRESHNEY, R.I. Culture of animal cells : a manual of basic technique and specialized applications. 7th ed. Hoboken, N.J. : Wiley-Blackwell, 2016  Enllaç

      Libro de metodología de cultivo de células animales. Básico.

    [També, 6th ed., 2010, en línia per als usuaris UB]   Enllaç

    ATALA, A. [et al.], (ed.). Principles of regenerative medicine. 2nd ed. London : Academic Press, 2010  Enllaç

      Disponible en versión electrónica en CRAI UB.

    LEE, S.J.; YOO, J.J.; ATALA, A., (ed.). In situ tissue regeneration : host cell recruitment and biomaterial design. London, United Kingdom : Academic Press is an imprint of Elsevier, 2016  Enllaç

      Disponible en versión electrónica en CRAI UB.

    ATALA, A.; YOO, J.J., (ed.). Essentials of 3D Biofabrication and Translation. London, UK : Academic Press an imprint of Elsevier, [2015]  Enllaç

      Disponible en versión electrónica en CRAI UB.

    LANZA, R. [et al.], (ed.). Essentials of stem cell biology. 3rd ed.  Amsterdam : Elsevier/Academic Press, 2014  Enllaç

      Disponible en versión electrónica en CRAI UB.


    [també, 2nd ed., 2009, en línia, accés restringit per als usuaris de la UB]  Enllaç

    ATALA, A.; LANZA, R.P., (ed.). Methods of tissue engineering. San Diego [etc.] : Academic Press, 2002  Enllaç

    TRIGIANO, R.N.; GRAY, D.J., (ed.). Plant tissue culture, development, and biotechnology. Boca Raton, Fla. : CRC Press, 2011  Enllaç

    REED, B.M., (ed.). Plant cryopreservation : a practical guide. New York : Springer, 2008  Enllaç

    DAVEY, M.R.; ANTHONY, P. Plant cell culture : essential methods. Hoboken, N.J. : Wiley-Blackwell, 2010  Enllaç

    STACEY, G,; DAVIS, J., (ed.). Medicines from animal cell culture. Chichester : Wiley, 2007  Enllaç