modelos de estudio en investigación biomédica dra. cristina maldonado
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Modelos de Estudio en Investigación biomédica
• Dra. Cristina Maldonado
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.
Modelos de Estudio
IN VITRO: las variables a las que se somete al tejido u órganoen estudio se aplican fuera del animal, previa dispersióncelular.
IN VIVO:
Modelos de Estudio
Sham
día
10
7 días 3 días veh
ículo
s.c.
castr
ació
n7 días 3 días
Testo
stero
na s.
c
Grupo problema
Grupo control
Modelos In Vivo1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normalesEj: 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 Vivo1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normalesEj: 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
xX
XX
X
X
XX
X
Control Tratado con SS Tratado con Finasteride
X: Castrado
Modelos In Vivo1- Condiciones iniciales al aplicar la variable en
estudio
. Animales son intactos y normalesEj: Analizar el efecto de Finasteride, un antiandrógeno, en el epitelio Secretor de la Próstata. Control: animal intacto y normal
. Animales “modelos de patología” Ej: De Diabetes
- NATURAL O ESPONTÁNEO- NATURAL O ESPONTÁNEORatones NOD (non-obese diabetic) desarrollanRatones NOD (non-obese diabetic) desarrollanespontáneamente la IDDM (Insulin Dependentespontáneamente la IDDM (Insulin DependentDiabetes Mellitus). Control: animal “modelo”Diabetes Mellitus). Control: animal “modelo”
. 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 “modelo de patología” Ej: De Diabetes
- NATURAL O ESPONTÁNEO - NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTALINDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTAL
Agentes infecciosos: virus de la encefalomiocarditis
Sustancias químicas: STZ (estreptozotocin) es
un antibiótico citotóxico.
Procedimientos quirúrgicos pancreotectomía
- NATURAL O ESPONTÁNEO - NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTALINDUCIDO 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 - NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTALINDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTAL
Modelo de asma experimental
Modelo de isquemia
Modelo de encefalomielitis (EAE)
Modelos de infecciones
Modelo tumoral
- NATURAL O ESPONTÁNEO - NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO EN FORMA EXPERIMENTALINDUCIDO 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
- NATURAL O ESPONTÁNEO
- INDUCIDO
Ratones knock-out Ratones knock-out Ratones transgénicosRatones transgénicos
. Animal manipulado genéticamente
Modelos in VivoAnimales 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
TransfectadosTransfectados
• 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-growthhormone 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 biológicasa) La repuesta se registra en muestras biológicasen las que se frenan los procesos biológicos en las que se frenan los procesos biológicos por fijación, homogenización y congelamientopor fijación, homogenización y congelamiento
b) Bioensayo: la muestra se mantiene activa y b) Bioensayo: la muestra se mantiene activa y la respuesta específica que genera se evalúa en la respuesta específica que genera se evalúa en un organismo vivo, o en un órgano mantenido un organismo vivo, o en un órgano mantenido ““ex vivo”.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 ofatrial 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.
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 muestraen estudio se aplican fuera del animal, con previa dispersiónsi provienen de un órgano (se rompe su estructura).
Modelos de Estudio
Modelos In Vitro
. CÉLULAS PURIFICADASEj: macrófagos peritonealesEj: macrófagos peritoneales
. CÉLULAS CULTIVADASCÉLULAS CULTIVADAS
Cultivo Primario Cultivo Primario . . Requieren dispersión enzimática de las célulasRequieren dispersión enzimática de las células. Pueden requerir purificación para aislar de . Pueden requerir purificación para aislar de otro tipo celular no deseado (gradientes de Picoll)otro tipo celular no deseado (gradientes de Picoll)
Línea continua inmortalizadaLínea continua inmortalizada
Modelos In Vitro
. CÉLULAS CULTIVADASCÉLULAS CULTIVADAS Línea continua inmortalizadaLínea 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)
PrimatesVero (epiteliales de riñón de monoVerde africano)
RatónMC3T3 (embrionaria craneal)GH3 (tumor de hipófisis)PC12 (feocromocitoma)
EX VIVO: se trabaja con un órgano o trozo de órganomantenido fuera del organismos en medio de cultivo, conmínimas 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.
Modelos de Estudio
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