Electroporación

Diagrama de los principales componentes de un electroporador con la cubeta dentro.

La electroporación o electropermeabilización es un significativo aumento de la conductividad eléctrica y la permeabilidad de la membrana plasmática celular causado por un campo eléctrico aplicado externamente. Es habitual en biología molecular como forma de introducción de diferentes sustancias en células, como por ejemplo sondas moleculares, un fármaco que puede cambiar las funciones celulares o un fragmento de DNA codificante, como puede ser un plásmido.

Cuando el voltaje que atraviesa una membrana plasmática excede su rigidez dieléctrica se forman poros. Si la fuerza del campo eléctrico aplicado y/o la duración de la exposición al mismo se eligen apropiadamente, los poros formados por el pulso eléctrico se sellan tras un corto periodo de tiempo, durante el cual los compuestos extracelulares tienen la oportunidad de entrar a la célula. Sin embargo, una exposición excesiva de células vivas a campos eléctricos puede causar apoptosis y/o necrosis, procesos que provocan la muerte celular.

En biología molecular, el proceso de electroporación es usado habitualmente para la transformación de bacterias, levaduras y protoplastos vegetales. Además de membranas lipídicas, las bacterias también tienen una pared celular compuestas de peptidoglicano y sus derivados. Sin embargo, las paredes son porosas por naturaleza y sólo actúan como corazas que protegen a la célula de impactos ambientales severos. Si bacterias y plásmidos se mezclan los plásmidos pueden transferirse al interior de las células tras la electroporación. En este proceso suelen emplearse varios cientos de voltios, que atraviesan una distancia de varios milímetros. A continuación, las células han de ser manipuladas cuidadosamente hasta que tienen la oportunidad de dividirse, producindo nuevas células que contendrán copias del plásmido. Este proceso es aproximadamente diez veces más efectivo que la transformación por métodos químicos^{[cita requerida]}.

Este procedimiento es también altamente eficiente para la introducción de genes externos en células en cultivo, especialemten en las de mamífero. Por ejemplo, se usa en el proceso de producción de ratones knockout, así como en el tratamiento de tumores, terapia génica y terapias basadas en células. El proceso de introducir ácidos nucleicos externos en células eucariotas se conoce como transfección.

El proceso

Cubetas para electroporación. Éstas son de plástico con electrodos de aluminio y tapa azul. Pueden contener hasta 400 μL.

La electroporación se lleva a cabo en un electroporador, un aparato que crea un campo electromagnético a través de la suspensión celular (típicamente bacterias, aunque otros tipos de células pueden ser usadas, como se ha comentado anteriormente). La suspensión se pipetea en una cubeta de plástico o vidrio con electrodos de aluminio en los costados.

Por ejemplo, para la electroporación de bacterias suele utilizarse una suspensión de unos 50 μL. Antes de la electroporación las células se mezclan con los plásmidos con los que se quieren transformar. La mezcla se pipetea en la cubeta, el voltaje se selecciona en el electroporador (unos 240 voltios, por ejemplo) y la cubeta se inserta en el electroporador. Inmediatamente después de la electroporación se añade 1 ml de medio a las bacterias (en la propia cubeta o en un tubo de microcentrífuga) y se incuban a la temperatura óptima de las bacterias durante una hora o más para después extenderlas en una placa con agar.

El éxito de la electroporación depende en gran medida de la pureza de la solución con el plásmido, especialmente de su contenido en sal. Las soluciones impuras pueden causar una pequeña explosión (un arco eléctrico), en cuyo caso las células morirían. Si esto ocurre a menudo, una precipitación de las células podría ser necesaria antes de una nueva electroporación.

Aplicaciones médicas

Se ha descubierto en cerdos que un voltaje más alto de electroporación puede destruir células diana en una zona bastante reducida, sin afectar a células vecinas. Esto podría representar un prometedor nuevo tratamiento para el cáncer, las cardiopatías y otras enfermedades que requieren eliminación de tejido.​