Details

Protecció del procés de mort cel·lular programada en cultius in vitro de cèl·lules animals

by Vives Armengol, Joaquim

Abstract (Summary)
Davant la impossibilitat econòmica i física de controlar enginyerilment tots els paràmetres involucrats en la pèrdua de viabilitat en cultius in vitro de cèl·lules animals quan es dóna una limitació en el subministrament de nutrients, així com per la presència delevades concentracions de subproductes tòxics del metabolisme, en aquest treball sha explorat la modificació tant de la formulació del medi com genètica de cèl·lules dhibridoma amb lobjectiu de perllongar la seva supervivència dins els bioreactors i rendibilitzar el procés dobtenció danticossos monoclonals. La reformulació del medi va permetre alentir la proliferació cel·lular i retardar lexhauriment de nutrients essencials. Tanmateix, aquests canvis induïen la mort cel·lular per apoptosi. El bloqueig de lapoptosi mitjançant lús dinhibidors peptídics específics de Caspases va permetre no només retardar la pèrdua de viabilitat dels cultius si no també recuperar-los 36 hores després dhaver induït la mort per manca de glutamina. Resultats similars es van obtenir en la inhibició genètica de lactivació de les Caspases sobreexpressant gens protectors de la família de Bcl-2, tant dorigen endogen com víric. A més a més, els cultius daquestes noves línies cel·lulars dhibridoma poden ser recuperats després dhaver estat sotmesos fins a 48 hores sota condicions inductores de lapoptosi. Aquests resultats demostren la viabilitat dincorporar una vàlvula de seguretat genètica que permet retardar el procés de mort per apoptosi de cèl·lules que, en altres circumstàncies, moririen i sacumularien en el bioreactor. A més a més, la sobreexpressió de gens antiapoptòtics fa les cèl·lules més resistents i permet recuperar cultius que, per causes accidentals inherents a la metodologia emprada en el monitoratge i control del bioprocés o per limitacions físiques de subministrament de nutrients, factors de creixement i oxigen, es vegin sotmeses a condicions inductores de lapoptosi. Daquesta manera, aquest treball de tesi contribueix a la creació dun sistema de cultiu més robust que evitaria lenorme pèrdua de rendibilitat en els processos dobtenció del producte desitjat quan els cultius entren en la fase de mort per apoptosi Due to the economical and physical unavailability to control a number of parameters involved in the loss of viability of animal cell cultures as a result of a limitation in nutrient supply, as well as high levels of toxic byproducts, we have explored the effect of medium modification on cell viability as well as the genetic manipulation of hybridoma cells with the aim of prolonging the life span of these cultures in bioreactors and therefore optimize the productivity of monoclonal antibodies. Reformulation of culture medium allowed a decrease in cellular proliferation and therefore delay nutrient exhaustion. However, these changes induce cell death by apoptosis. The use of caspase inhibitors has enabled to mantain cell viability during a significant period of time, when glutamine depletion was maintained in the culture. Two caspase inhibitors partially suppressed the progress of PCD under glutamine deprivation: Ac-DEVD-cho and z-VAD-fmk. Indeed, as a consequence of this protection, the number of viable cells decreased by 10% (for z-VAD-fmk) and by 80% (for Ac-DEVD-cmk) after 36 hours of culture, while it decreased by 90% for a control culture in absence of protective compounds. However, when the culture was exposed to non-apoptotic conditions after this period of time under apoptosis protection conditions, normal growth pattern was not recovered. Interestingly, the simultaneous use of both inhibitors made the recovery of the cell culture possible even after a period of 36 hours under glutamine depletion, indicating that the inhibition of the effector caspases occurs upstream of the point in which hybridoma cells enter into the commitment step of the death programme. Similar results were obtained by genetic inhibition of the Caspase cascade activation by means of overexpression of protector genes of the Bcl-2 family: Bcl-2, Bcl-XL, and viral homolgues BHRF-1 and KSBcl-2. Moreover, cultures of these genetically modified hybridomas could be rescued from cell death phase after a significant period of time (i.e., 24 and 48 h) under apoptosis inducing conditions. These results show the viability of the incorporation of a security valve that could delay the cell death process by apoptosis in cell cultures which, under other circumstances, would die and be accumulated in the bioreactor. Moreover, overexpression of Bcl-2 homologues make hybridomas more resistant to apoptosis and allow the recovery of viability of cultures deprived from glutamine after 48 hours of apoptosis inducing conditions. Thus, the present work help towards the creation of a more robust culture system that will avoid tremendous loss of cost-effectiveness of biotechnological processes when cultures of animal cells trigger apoptosis.
This document abstract is also available in .
Bibliographical Information:

Advisor:Eva Prats; Jordi Joan Cairó; Lluís Cornudella

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:447 departament d enginyeria quimica

ISBN:

Date of Publication:02/15/2002

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.