Una coltura cellulare è costituita da un gruppo omogeneo di cellule eucariote provenienti da tessuti animali; le colture sono mantenute in vita per tempi anche molto lunghi, usando condizioni sperimentali appropriate.

Ottenere colture cellulari partendo dai tessuti degli organismi superiori è un’operazione complessa, dato che tali tessuti sono eterogenei (cioè presentano tipi cellulari diversi tra loro).
Generalmente i protocolli di isolamento prevedono una prima fase il cui scopo è quello di saparare i diversi tipi cellulari presenti nel tessuto demolendo la matrice extracellulare e le giunzioni intercellulari che le mantengono unite. A tale scopo il tessuto viene incubato con enzimi proteolitici (tripsina e/o collagenasi) dissociando le singole cellule mediante tecniche meccaniche. Alla fase di dissociazione segue la fase di separazione; per separare i vari tipi cellulari da una sospensione cellulare mista si può procedere in vari modi:

1. Separando le cellule in base alle loro dimensioni o al loro peso, centrifugandole a bassa velocità con l’ausilio di sostanze (es Percoll, Ficoll o Lymphoprep) che possono anche essere stratificate in gradienti a diversa densità;
2. Sfruttando la diversa attitudine dei diversi tipi cellulari ad aderire su superfici di vetro o di plastica;
3. Marcando le cellule con anticorpi coniugati con sostanze fluorescenti, e poi separando le cellule marcate da quelle non marcate;
4. Utilizzando terreni di coltura selettivi che favoriscano la crescita solo di alcuni tipi cellulari e/o aggiungendo al terreno di coltura ormoni che favoriscono (o inibiscono) la crescita di determinati tipi cellulari.

La sospensione cellulare omogenea così ottenuta è messa in “coltura”, cioè viene trasferita in contenitori appositi contenenti miscele di sostanze inorganiche ed organiche necessarie al sostentamento delle cellule. Le cellule crescono adese o in sospensione. Le cellule che crescono adese al supporto su cui sono state seminate (cioè sulla parete della fiasca) crescono formando monostrati (se sono sane, in quanto risentono dell’inibizione da contatto) o pluristrati (se sono tumorali e quindi non risentono dell’inibizione da contatto). Le cellule in sospensione non crescono adese alla parete della fiasca, ma sospese nel terreno di coltura senza aderire ad alcun supporto.

 

COLTURA PRIMARIA: coltura preparata a partire dai tessuti di un organismo eucariote.
COLTURA SECONDARIA: coltura propagata a partire dalle colture primarie;
COLTURA CONTINUA O IMMORTALE (più facili da coltivare, instabili geneticamente, possono essere diverse dalle cellule di origine)

CELLULE DI LINEA: gruppi di cellule morfologicamente uniformi che possono essere propagate in vitro per un tempo indefinito;
COLTURE NEOPLASTICHE (elevata capacità di riproduzione, molto simili alle cellule da cui originano)

CLONE: popolazione proveniente da un’unica cellula progenitrice.

TERRENI DI COLTURA
Il terreno di coltura viene scelto in base alle caratteristiche e alle esigenze del tipo cellulare utilizzato. Può essere liquido (pronto all’uso) oppure in polvere (in tal caso deve essere ricostituito come indicato dalla casa produttrice).
In ogni caso il terreno di coltura deve avere le seguenti caratteristiche:
Deve avere determinati valori di pH e osmolarità;
Deve essere non tossico;
Deve contenere tutti i composti necessari al metabolismo cellulare, e precisamente:
Ioni, per mantenere il bilancio osmotico;
Zuccheri, come fonte di energia;
Amminoacidi, per la formazione di proteine;
Vitamine, cofattori enzimatici.
Il terreno di coltura può contenere anche Rosso Fenolo, quale indicatore di pH. Prima dell’uso al terreno di coltura vengono aggiunti una miscela di antibiotici (di solito penicillina/streptomicina) e un antimicotico (generalmente anfotericina B).

Un problema che ha reso difficili i tentativi pionieristici di mantenimento di colture e complica la vita quotidiana dei biologi cellulari è la sterilità: i terreni di coltura ed il siero sono infatti molto "appetibili" per batteri, lieviti e funghi che possono facilmente inquinare le colture cellulari. Questo problema viene affrontato a vari livelli:
1. Tutte le manipolazioni delle colture cellulari vengono fatte in cappe a flusso laminare provviste di filtri, che limitano la contaminazione occasionale con microrganismi trasportati dall'aria.
2. Tutti i materiali utilizzati per la manipolazione (pipette, piastre da coltura) sono sterili e di norma monouso.
3. Ai terreni di coltura vengono spesso aggiunti antibiotici per limitare la possibilità di inquinamento da parte dei più comuni batteri.