Modelos de Estudio en
Investigación biomédica
• Dra. Cristina Maldonado
Modelos de Estudio
IN VIVO: las variables en estudio se aplican a todo el
animal vivo (o paciente) y las muestras se analizan como
salieron del organismo vivo.
IN VITRO: las variables a las que se somete al tejido u órgano
en estudio se aplican fuera del animal, previa dispersión
celular.
Modelos de Estudio
IN VIVO:
7 días
3 días
Grupo problema
7 días
3 días
Grupo control
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normales
Ej: Analizar el efecto de Finasteride, un antiandrógeno, en el epitelio
Secretor de la Próstata. Control: animal intacto y normal + vehículo
. Animales modificados
Ej: trabajar con animales castrados a los que luego le aplico la
variable experimental. Control: animal castrado
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normales
Ej: Analizar el efecto de Finasteride, un antiandrógeno, en el epitelio
Secretor de la Próstata. Control: animal intacto y normal
. Animales modificados
Ej: trabajar con animales castrados a los que luego le aplico la
variable experimental. Control: animal castrado
X
Xx
X
X
X: Castrado
Control Tratado con SS
X
X
X
X
Tratado con Finasteride
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normales
Ej: Analizar el efecto de Finasteride, un antiandrógeno, en el epitelio
Secretor de la Próstata. Control: animal intacto y normal
. Animales modificados
Ej: trabajar con animales castrados a los que luego le aplico la
variable experimental. Control: animal castrado
. Animales “modelos de patología” Ej: De Diabetes
- NATURAL O ESPONTÁNEO
Ratones NOD (non-obese diabetic) desarrollan
espontáneamente la IDDM (Insulin Dependent
Diabetes Mellitus). Control: animal “modelo”
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales “modelo de patología” Ej: De Diabetes
- NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTAL
Agentes infecciosos: virus de la encefalomiocarditis
Sustancias químicas: STZ (estreptozotocin) es
un antibiótico citotóxico.
Procedimientos quirúrgicos pancreotectomía
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales “modelo de patología”
- NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTAL
Modelo de asma experimental
Modelo de isquemia
Modelo de encefalomielitis (EAE)
Modelos de infecciones
Modelo tumoral
Modelos In Vivo
1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales intactos y normales
. Animal “modelo”
- NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO
. Animal manipulado genéticamente
Ratones knock-out
Ratones transgénicos
Modelos in Vivo
Animales Knockout
•
Ratones genéticamente modificados para producir la
disrupción de un gen para el estudio de su función.
El bloqueo de la expresión de un gen específico
se realiza sustituyendo el gen original en su locus
por una versión modificada del mismo, a la que se
ha extraído uno o varios exones para generar
una versión no funcional, incapaz de producir la
proteína que codificaba el gen original.
Modelos in vivo
Transfectados
• Se logra mediante la inserción de un gen foráneo
(transgen) deliberadamente en su genoma, con el fin de
modificar alguna característica del animal, ya sea porque el
transgen introduzca una nueva funcionalidad o porque
bloquee la expresión de un gen particular del huésped.
Dramatic growth of mice that develop from eggs microinjected with metallothionein-growth
hormone fusion genes.
Palmiter RD, Brinster RL, Hammer RE, Trumbauer ME, Rosenfeld MG, Birnberg NC,
Evans RM . Nature. 1982 Dec 16;300(5893):611-5.
Modelos In Vivo
2- Según el registro de la respuesta
a) La repuesta se registra en muestras biológicas
en las que se frenan los procesos biológicos
por fijación, homogenización y congelamiento
b) Bioensayo: la muestra se mantiene activa y
la respuesta específica que genera se evalúa en
un organismo vivo, o en un órgano mantenido
“ex vivo”.
Bioensayos
• Bioensayo para estudiar el efecto del
ANP
Evaluando parámetros bíológicos como presión arterial, diuresis,
Natriuresis, etc.
Am J Physiol. 1985 Feb;248(2 Pt 2):F314-8.
An improved bioassay method for determining natriuretic activity of
atrial extracts.
Johnson MD.
Evaluando relajación/contracción de músculo liso arterial in vitro
Klin Wochenschr. 1988 Sep 1;66(17):752-9.
Isolation and structural analysis of "urodilatin", a new peptide of
the cardiodilatin-(ANP)-family, extracted from human urine.
Schulz-Knappe P, Forssmann K, Herbst F, Hock D, Pipkorn R,
Forssmann WG.
Modelos de Estudio
IN VIVO: las variables en estudio se aplican a todo el
animal vivo y las muestras se analizan como salieron
del animal.
IN VITRO: las variables a las que se somete la muestra
en estudio se aplican fuera del animal, con previa dispersión
si provienen de un órgano (se rompe su estructura).
Modelos In Vitro
. CÉLULAS PURIFICADAS
Ej: macrófagos peritoneales
. CÉLULAS CULTIVADAS
Cultivo Primario
. Requieren dispersión enzimática de las células
. Pueden requerir purificación para aislar de
otro tipo celular no deseado (gradientes de Picoll)
Línea continua inmortalizada
Modelos In Vitro
. CÉLULAS CULTIVADAS
Línea continua inmortalizada
Humanas:
HeLa (carcinoma de útero)
Hep-G2 (cáncer de hígado)
DU145 (cáncer de próstata)
MCF-7 (cáncer de mama)
PC3 (cáncer de próstata)
MDA-MB-438 (cáncer de mama)
T47D (cáncer de mama)
THP-1 (leucemia mieloide aguda)
U87 (glioma)
THP-1 (leucemia mieloide aguda)
U87 (glioma)
SHSY5Y (mieloma múltiple)
Saos-2 cells (cáncer óseo)
Primates
Vero (epiteliales de riñón de mono
Verde africano)
Ratón
MC3T3 (embrionaria craneal)
GH3 (tumor de hipófisis)
PC12 (feocromocitoma)
Modelos de Estudio
EX VIVO: se trabaja con un órgano o trozo de órgano
mantenido fuera del organismos en medio de cultivo, con
mínimas alteraciones de las condiciones naturales
Los procedimientos "ex vivo" más comunes implican células o tejidos
vivos tomados de un organismo y cultivados en un laboratorio,
generalmente, en condiciones estériles, en un entorno artificial,
pero con unas alteraciones mínimas de las condiciones naturales.
Debe durar pocas horas a 24 horas.
Modelos de Estudio
En terapia génica se utilizan dos grandes estrategias actualmente:
•Ex vivo. Consiste en extraer células de un paciente, modificarlas
in vitro mediante un vector retrovírico y reimplantarlas en el organismo.
El riesgo de rechazo es mínimo y, por ello, es la técnica más utilizada.
Se usa fundamentalmente en el tratamiento de cánceres.
•In vivo. Se trata de administrar el gen corrector al paciente en lugar
de hacerlo a células en cultivo.
Se emplea en células difícil de extraer e implantar nuevamente,
como sucede en la mucoviscidosis.
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