Ensayos in vitro para cuantificar la actividad biológica de citocinas

Contenido principal del artículo

Ayerim Carrodeguas-González
Andres Zúñiga-Orozco
Maria Victoria Ortíz-Cruz

Resumen

Las citocinas son moléculas de bajo peso molecular que son fundamentales en la respuesta inflamatoria e inmune y en numerosos procesos biológicos y celulares. Son el ingrediente activo de numerosos fármacos, producidos para tratar diferentes enfermedades; muchas de las cuales están relacionadas con el funcionamiento del sistema inmune. Estos medicamentos, antes de ser comercializados, deben cumplir con una serie de requisitos, entre los que se encuentra, la cuantificación de la actividad biológica. Este parámetro se mide a través de ensayos biológicos in vivo e in vitro, siendo estos últimos los más utilizados por su mayor rapidez y versatilidad. Los ensayos in vitro son realizados en locales con todo el equipamiento necesario y el personal con la suficiente experiencia para llevarlos a cabo. Existen muchos factores que pueden influir en la calidad de estos métodos analíticos, los cuales se deben mantener bajo un estricto control para la aprobación final del ensayo. Por tales razones, el objetivo de esta revisión es reunir las bases teóricas para la realización de ensayos in vitro para cuantificar la actividad biológica de citocinas, así como los factores que influyen en la calidad de estos.

Detalles del artículo

Cómo citar
Carrodeguas-González, A., Zúñiga-Orozco, A. ., & Ortíz-Cruz, M. V. (2022). Ensayos in vitro para cuantificar la actividad biológica de citocinas. Revista Tecnología En Marcha, 35(2), Pág. 152–166. https://doi.org/10.18845/tm.v35i2.5638
Sección
Artículo científico

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S. P. Commins, B. Larry y J. W. Steinke, “Immunologic messenger molecules: Cytokines, interferons and chemokines,” Allergy Clin Immunol J. 125 (2), 53-72, 2009.

G. E. Feria, C. A. Leyva, W. Concepción, A. G. Castro y I. S. Larrea, Meza, “Papel de las citoquinas en la fisiopatología de la artritis reumatoide,” Correo Científico Médico, 24(1), 2020. http://www.revcocmed.sld.cu/index.php/cocmed/article/view/3447/1778

G. Scapigliati, F. Buonocore y M. Mazzini, “Biological Activity of Cytokines: An Evolutionary Perspective”, Current pharmaceutical design, 12, 3071-81, 2006.

United States Pharmacopeia, Design and analysis of biological Assays (111), pp 108-120; (1010) Analytical Data-Interpretation and treatment, pp. 378-388, vol.1. (2014)

A. Mire-Sluis, y T. Gerrard, “Biological Assays: Their role in the development and Quality control of Recombinant Biological Medicinal Products”, Biologicals, 24(3-4), 351-362, 1996.

R. S. Schrock, “Cell-Based Potency Assays: Expectations and Realities”, BioProcessing J., 11(3), 4-12, 2012.

P.Y. Kunz, C. Kienle, M. Carere, N. Homazava y R. Kase, “In vitro bioassays to screen for endocrine active pharmaceuticals in surface and waste waters”. Pharm Biomed. Anal. J., 106, 107-115, 2015.

L. Di, “Effects of Properties on Biological Assays”, in: Drug-Like Properties: Concepts, structure Design, and Methods, pp 487-496, 2016.

C. Kienle, R. Kase y I. Werner, “Evaluation of bioassays and wastewater quality: In vitro and in vivo bioassays for the performance review in the Project” “Strategy MicroPoll”, Swiss Centre for Applied Ecotoxicology, Eawag-EPFL, Duebendorf, 2011.

C. Woo, K. M. Park, S. Jun y P. S. Chang, “A reliable and reproducible method for the lipase assay in an AOT/isooctane reverses micellar system: Modification of the cooper-soap colorimetric method”, Food Chemistry, 182, 236-241, 2015.

A. Mire-Sluis y L. Page, “Quantitative cell line based bioassays for human cytokines”. J. Inmonol. Methods, 187, 191-199, 1995.

A. Kumar y R. Sheela, “Longer period of oral administration of aspartame on cytokine response in Wistar albino rats”, Endocrinol Nutr., 62(3), 114-122, 2015.

A. Mire-Sluis y R. Thorpe, “Quantitative biological assays using cytokine responsive cell lines”, J. Inmunol. Methods, 123, 150-175, 1996.

C. M. Barros, R. K. Sakata, A. M. Issy, L. R. Gerola y R. Salomao, “Cytokines and Pain”, Rev Bras Anestesiol, 61(2), 255-265, 2011.

Z. Díaz, M. Rodríguez, J. P. Yáñez, C. Álvarez, C. Rojas, A. Benítez, P. Ciuchi, G. monasterio y R. Vernal, “Variabilidad de la síntesis de citoquinas por células dendríticas humanas estimuladas con los distintos serotipos de Aggregatibacter actinomycetecomitans”, Rev. Clin. Peridoncia Implatol. Rehabil. Oral, 6(2), 57-56, 2013.

R. Velázquez, G. Gutiérrez, M. Urbán, N. Velázquez, T. I. Fortoul, A. Reyes y A. Consuelo, “Perfil de citosinas proinflamatorias y antiinflamatorias en pacientes pediátricos con síndrome de intestino irritable”. Rev. de Gastroenterología de México, 80(1), 6-12, 2015.

G. T. López, M. L. P. Ramírez y M. S. Torres, “Participantes de la respuesta inmunológica ante la infección por SARS-CoV-2”, Alergia, asma e inmunología, 29(1), 5-15, 2020.

U. Solis y J. P. Martinez, “Opciones terapéuticas al síndrome de liberación de citocinas en pacientes con la COVID-19”. Revista Cubana de Medicina Militar, 49(3), e0200783.

M. M. Katsicas, “Tormenta de citoquinas y tormenta de información asociadas a COVID-19: consideraciones sobre el síndrome inflamatorio multisistémico en niños”, Arch Argent Pediatr, 119(1), 4-5, 2021.

L. M. Filgueira, J. B. Cervantes, O. A. Lovelle, C. Herrera, C. Figueredo, J. A. Caballero, et al., “An anti-CD6 antibody for the treatment of COVID-19 patients with cytokine-release syndrome: report of three cases”, Immunotherapy, 13(4), 289-95, 2021.

C. A. Dinarello, “Historical insights into cytokines”. Eur J. Immunol. 37: 34-45, 2007.

F. G. Khallaf, E. O. Kehinde y A. Mostafa “Growth factors and cytokines in patients with long bone fractures and associated spinal cord injury”, J. of Orthopaedics, 13(2), 69-75, 2016.

R. A. Brashaw, R. Fujii, H. Hondermarck, S. Raffioni, Y. Wu y M. A. Yarski, “Polypeptide growth factors: Structure, function and mechanism of action”, Pure & Appl. Chem., 66 (1), 9-14, 1994.

L. A. Díaz, Concheiro, C. Álvarez y C. A. García, “Growth factors delivery from hybrid PCL-starch scaffolds processed using supercritical fluid technology”, Carbohydrate Polymers, 142, 282-292, 2016.

C. M. G. Silva, S. V. Castro, L. R. Faustino, C. Q. Rodríguez, I. R. Brito, R. Rossetto, M. V. A. Saraiva, C. C. Campello, C. H. Lobo, C. E. A. Souza, A. A. A. Moura, M. A. M. Donato, C. A. Peixoto y J. R. Figueiredo, “The effects of epidermal qrowth factor (EGF) on the in vitro development of isolated goat secondary follicles and the relative mRNA expression of EGF, EGF-R, FSH-R and P450 aromatase in cultured follicles”, Research in Veterinary Science, 94 (3), 453-461, 2013.

H. Gerónimo, “Establecimiento y Validación de Ensayos de Actividad Biológica para factores de crecimiento y citocinas, aplicados a la producción de Heberprot-P, IL-2 e IL-15”, Tesis de maestría, Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, 2009.

D. Li, R. Zang, S. T. Yang, J. Wang y X. Wang, “Cell-based high-throughput proliferation and cytotoxicity assays for screening traditional Chinese herbal medicines”, Process Biochemestry, 48(3), 517-524. 2013.

A. Jain, R. Jain y S. Jain, “Purification and Bioassay of Interleukin-1 and Interleukin-2 (IL-1 and IL-2)”, in: Basic Techniques in Biochemistry, Microbiology and Molecular Biology, Springer Protocols Handbooks. Humana, New York, NY, 2020. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9861-6_26.

M. Walz, C. Höflich, C. Walz, D. Ohde, J. Brenmoehl, M. Sawitzky, A. Vernunft, U. K. Zettl, S. Holtze, T. B. Hildebrandt, et al., “Development of a Sensitive Bioassay for the Analysis of IGF‐Related Activation of AKT/mTOR Signaling in Biological Matrices”, Cells, 10(482), 2021. https://doi.org/10.3390/cells10030482.

F. Pujol, N. Vigués, A. Guerrero, S. Jiménez, D. Gómez, M. Fernández, J. Bori, B. Valles, M. C. Riva, X. Muñoz y J. Mas, “Paper-based chromatic toxicity bioassay by analysis of bacterial ferricyanide reduction”, Analytica Chimica Acta, 910, 60-67, 2016.

C. Darne, C. Coulais, F. Terzetti, C. Fontana, S. Binet, L. Gaté y Y. Guichard, “In vitro comet and micronucleus assays do not predict morphological transforming effects of silica particles in Syrian Hamster Embryo cells”. Mutation Research/Genetic Toxycology and Enviromental Mutagenesis, 796, 23-33, 2016.

F. A. Groothuis, M. B. Heringa, B. Nicol, J. L. M. Hermens, B. J. Blaauboer y N. I. Kramer “Dose metric consideration in in vitro assays to improve quantitative in vitro-in vivo dose extraoilations”, Toxicology, 332, 30-40, 2015.

S. Wang, J. M. M. J. G. Aarts, N. M. Evers, A. A. C. M. Peijnenburg, I. M. C. M. Rietjens y T. F.H. Bovee, “Proliferation assays for estrogenecy testing with high predictive value for the in vivo uterotrophic effect”, J. Steroid Biochemestry and Molecular Biology, 128 (3-5), 98-106, 2012.

G. Eisenbrand, B. Pool-Zobel, V. Baker, M. Balls, B. J. Blaauboer, A. Boobis, A. Carere, S. Kevekordes, J. C. Lhuguenot, R. Pieters, J. Kleiner, “Methods of in vitro toxicology”, Food and Chemical Toxycology, 40, 193-236, 2002.

S. Rubinstein, P. C. Familletti y S. Pestka, “Convenient assay for interferons”, J. Virol., 37, 755-758, 1981.

J. H. Fentem, “The use of human tissues in in vitro toxicology, Summary of general discussions”, Human Experimental Toxicology, 13(2), 445-449, 1994.

M. Repetto, “Toxicología Fundamental. Métodos alternativos, Toxicidad in vitro”, Sevilla, España: Ediciones Díaz de Santos, Enpses-Mercie Group, Tercera edición, pp.303-305, 2002.

P. Liu, K. Zhang, R. Zhang, H. Yin, Y. Zhou y S. Ai, “A colorimetric assay of DNA methyltransferase activity based on the keypad lock of duplex DNA modified meso-SiO2@Fe3O4”, Analytica Chimica Acta, 920, 80-85, 2016.

L. Ramírez y L. Lozano, “Principios físicoquímicos de los colorantes utilizados en microbiología Principios físicoquímicos de los colorantes”, Nova. 18, 2020. https://doi.org/10.22490/24629448.3701.

S. A. Aaronson y G. J. Todaro, “Development of 3T3-like lines from BALB/c mouse embryo cultures. Transformation susceptibility to SV-40”, J. Cell Physiol., 72, 141-148, 1968.

T. Mosmann, “Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to proliferation and cytotoxicity assay”, J. Immunol. Methods, 65, 55-63, 1983.

F. Denizot y R. Lang, “Rapid colorimetric assay for cell growth and survival, Modifications to the tetrazolium dye procedure giving improved sensitivity and reliability”, J. Immunol. Methods, 89, 271–277, 1986.

N. Diaz, A. Nicolau, G. S. Carvalho, M. Mota y N. Lima, “Miniaturization and application of the MTT assay to evalue metabolic activity of protozoa in the presence of toxicants”, J. Basic Microbiol., 39(2), 103-108, 1999.

C. Y. Sasaki y A. Passniti, “Identification of anti-invasive but noncytotoxic chemotherapeutic agents using the tetrazolium dye MTT to quantitative viable cells in matrigel”, Bio-Techniques, 24, 1038-1043, 1998.

M. S. Quesada, “Determinación de la actividad antioxidante y el efecto citotóxico sobre líneas celulares tumorales de un extracto rico en polifenoles del fruto Bactris guineensis”, Tesis de Maestría. Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica, 2020.

T. Gessner y U. Mayer, “Triarylmethane and Diarylmethane Dyes”, Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 2002.

D. A. Joelsson, “Practical Guide to Design of Experiments (DOE) for Assay Developers”, 2012.

R. I. Freshney, “Culture of Animal cells Freshney: A manual of Basic Techniqueand Specialized Applications”, 163 pp, 2010.

S. Coecke, M. Balls, G. Bowe, J. Davis, G.Gstraunthaler, T. Hartung, R. Hay, O. W. Merten, A. Price, L. Schechtman, G. Stacey y W. Stokes, “Guidance on Good Cell Culture Practice”, ATLA, 33, 261-287, 2006.

G. Stacey, “Cell lines used in the manufacture of biological products, in Encyclopedia of Cell Technology”, Spier, R., Ed., Wiley Interscience, New York, pp. 79–83, 2000.

N. Rieder, H. Gazzano-Santoro, M. Schenerman, R. Strause, C. Fuchs, A. Mire-Sluis y L. D. McLeod, “The Roles of Bioactivity Assays in Lot Release and Stability Testing”, BioProcess International, 8(6), 33-42, 2010.

G. Stacey, “Fundamental Issues for Cell-Line Banks in Biotechnology and Regulatory Affairs”, Cell Biology, NIBSC, South Mimms, UK, 2004.

R. J. Hay, “ATCC Quality controls methods for cell lines”. American Type Culture collection, Rockville MD, 1985.

G. N. Stacey y A. Doyle, “Cell banking, in Encyclopedia of Cell Technology”, Spier, R., Ed., Wiley Interscience, New York, pp. 293–320, 2000.

D. J. Finney, “Statistical Methods in Biological Assays”, Ed. Griffin, 1964.

A. Rosso, “Statistical analysis of experimental designs applied to biological assays”, Master thesis, School of Economics and management, 2010.

D. M. Rocke, “Design and analysis of experiments with high throughput biological assay data”, Seminars in Cell & Developmental Biology, 15, 703, 2004.

D. Lansky, “Strip-Plot Designs, Mixed Models, and Comparisons Between Linear and Nonlinear Models for Microtitre Plate Bioassays in the Design and Analysis of Potency Assays”, Dev. Biol, 107, 11–23, 2002.

C. P. Quesenberry, “The effect of sample size on estimated limits for and X control charts”, J. Quality Technology, 25(4), 237-247, 1993.