MÓDULO 3 – AULA 1 - Histórico dos meios de cultura

Desde o início do século XX pesquisadores e estudiosos já se questionavam sobre o funcionamento, desenvolvimento, proliferação e manutenção das células. Para melhor entendimento dessas questões, foi necessário fazer com que as células se mantivessem fora do seu organismo de origem. Para isso, Harrison e colaboradores em 1907 monitorou com sucesso o crescimento de fibras nervosas de rã por várias semanas no fluido retirado dos sacos linfáticos de uma rã adulta. Este experimento é considerado o início do cultivo de células animais. Após esse primeiro ensaio muitos pesquisadores se dedicaram ao desenvolvimento de insumos que garantissem e facilitassem a manutenção das células fora do seu organismo de origem. Para esse desenvolvimento foram utilizadas como substrato as Células L de camundongos e células HeLa. A partir desse momento, houve o desenvolvimento de diversas formulações de meio de cultura, cada qual direcionado para o crescimento e manutenção de tipos celulares característicos, os quais serão citados no decorrer desse texto.

Para que servem os meios de cultura? Quais as principais diferenças e aplicações desses meios?
Ao final deste módulo, o aluno será capaz de saber a importância do desenvolvimento da tecnologia de meios de cultura celular e conhecer os principais meios desenvolvidos e suas derivações.

Como funciona uma célula?
Para entender a biologia básica das células ou mesmo para o desenvolvimento de aplicações tecnológicas de cultivos celulares, foi necessário estudar as células fora de seu organismo de origem. Para isso, foi necessário o desenvolvimento de insumos que garantissem essa manutenção das células in vitro.
Em 1907, Harrison monitorou com sucesso o crescimento de fibras nervosas de rã. Essas fibras se mantiveram por várias semanas no fluído retirado dos sacos linfáticos de uma rã adulta. Esse experimento é considerado o início do cultivo de tecidos e posteriormente do cultivo de células.

Em 1955, Eagle definiu os nutrientes mínimos necessários para manutenção e crescimento de células animais em cultura e desenvolveu o Meio Mínimo Basal de Eagle - MBE. Essa composição de meios de cultivo contém: solução salina balanceada, soro dialisado, treze aminoácidos e oito vitaminas. Para esse desenvolvimento foram utilizadas como substrato as células L de camundongos e as células HeLa.

Em 1959, Eagle continuou o estudo de variações para o seu meio mínimo e definiu o meio mínimo essencial para manutenção de células, conhecido como o meio mínimo essencial de Eagle ou MEM. Esse meio contém em sua composição: glicose, seis sais inorgânicos, dez aminoácidos, os mesmos aminoácidos utilizados no meio básico, só que em maior concentração, vitaminas e soro dialisado. Paralelamente, em 1959 McCoy definiu que células de carcinossarcoma necessitavam de piruvato de sódio para o seu desenvolvimento e definiu o Meio McCoy.
Em 1966, Moore e colaboradores modificaram o meio desenvolvido por McCoy e formularam o meio caracterizado por baixos níveis de cálcio e magnésio e altos níveis de fosfato, indicado para cultura de células em suspensão. Esse meio é conhecido como RPMI 1640 e existem as suas variações. Ao decorrer desse curso nós entenderemos um pouquinho melhor porque é importante a ausência de cálcio e magnésio para que células em suspensão se desenvolvam com sucesso.

Em 1959 Dulbecco e colaboradores modificaram o meio essencial de Eagle e definiram o meio DMEM, conhecido como Meio Modificado por Dulbecco. Esse meio apresenta concentrações maiores de aminoácidos e vitaminas em comparação com o meio básico de Eagle.

Em 1971 Stanners e colaboradores modificaram o meio MEM e definiram um meio específico, conhecido como Alfa MEM para hibridomas, que são cultivos celulares capazes de secretar anticorpos específicos.

Em 1978 foi definido o meio IMDM, que em comparação ao DMEM, apresenta altas concentrações de aminoácidos e vitaminas e é adequado para as células que apresentam alta taxa de proliferação. Assim, pôde-se concluir que o trabalho de Eagle permitiu que pesquisadores cultivassem uma ampla variedade de células sob condições experimentais definidas.

Ainda em 1963, Ham desenvolveu o primeiro meio livre de soro. Ele contém albumina e fetuína, e foi o suficiente para a manutenção de células de ovário de hamster chinês, a linhagem celular CHO. Esse meio foi denominado como meio HAM F-10. Esse meio não permitiu a proliferação adequada de outros tipos celulares, pois não continha soro em sua composição, apenas foi suficiente para a manutenção da linhagem celular CHO.

Dessa maneira foi desenvolvido o meio Ham F-12, onde foi realizada a substituição da albumina e da fetuína por ácido linoléico e putrescina. O Meio HAM-F12 foi adequado para a manutenção de células L de camundongos, mas a manutenção de outros tipos celulares permaneceu difícil. Nesse contexto, a busca por meios mais eficientes, versáteis e livres de componentes animais permanece, veremos essas questões nas próximas aulas.

 

Histórico do desenvolvimento de meios de cultivo. Desde o primeiro desenvolvimento de cultivo de tecidos com Harrison em 1907, até o aumento da complexidade dos meios de cultivo e o desenvolvimento de meios de cultivo utilizados até os dias de hoje como MEM, DMEM, McCoy, RMPI 1640, IMDM e os meios 100% definidos como HAM-F10 e HAM-F12, que se mostraram específicos para determinadas linhagens celulares, indicado o quanto o desenvolvimento de formulações de meios de cultivo é importante para o cultivo celular. Adaptado de Moraes, Augusto e Castilho (2007), Yao & Assayama (2017) e Abud 2021. Fonte: Criado em BioRender. Melo de Aguiar, A. (2025) https://BioRender.com/y61h411 adaptado de modelo “Timeline (8 Segments, Vertical)” obtido de https://app.biorender.com/biorender-templates acesso em 23/01/2025. Sob licença CC-BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Descrição estendida da legenda: A imagem apresenta uma linha do tempo destacando marcos importantes no desenvolvimento de meios de cultivo celular. Inicia-se em 1907, com Harrison e o primeiro experimento de cultivo de tecido de fibras nervosas de rã. Em 1955, Eagle desenvolveu o Meio Mínimo Basal de Eagle (BME), seguido pelo Meio Mínimo Essencial de Eagle (MEM) em 1959, que continha maior concentração de aminoácidos e vitaminas. No mesmo ano, McCoy confirmou a adição de piruvato para células de carcinossarcoma e Dulbecco e Freeman modificaram o MEM para desenvolver o DMEM. Em 1966, Moore e colaboradores criaram o RPMI 1640 para culturas em suspensão. Em 1963, Richard Ham desenvolveu os primeiros meios definidos, livres de soro, como HAM-F10 e HAM-F12, que se mostraram adequados para linhagens CHO e células L, respectivamente. Em 1978, Iscove e Melchers introduziram o IMDM, um meio mais enriquecido para manipulação celular avançada. A figura ilustra cada marco com frascos de meios de cultura, representações de células em suspensão ou aderentes e indicações dos compostos adicionados ao longo do tempo.

Para saber sobre esse tema assista a nossa videoaula e acesse o texto da transcrição: