Cristina Peralta / 5 de Septiembre de 2025

Estudios in vivo e in vitro ¿Cuál es la diferencia?

En el ámbito de la investigación científica, ya sea en biotecnología, salud, alimentación o cosmética, es fundamental entender los distintos enfoques experimentales disponibles para estudiar el comportamiento de compuestos, ingredientes o productos. Entre ellos, los ensayos in vitro e in vivo son dos metodologías clave, cada una con características, aplicaciones y ventajas propias. 

Estudios in vivo: Definición y ejemplos de aplicación 

¿Cuál es la definición de in vivo? El término in vivo proviene del latín y significa “dentro de lo vivo”. Se refiere a los estudios experimentales que se realizan en organismos vivos completos, como animales o seres humanos.   Estos ensayos permiten observar los efectos de una intervención (como un compuesto, fármaco o ingrediente funcional) en el contexto real de un sistema biológico íntegro, donde se conservan las interacciones complejas entre células, tejidos y órganos.  Según el objetivo del estudio, se seleccionan distintos modelos animales: 
  • Drosophila melanogaster (mosca de la fruta) se utiliza ampliamente en investigación genética y neurocomportamental por su facilidad de manipulación genética. 
  • Danio rerio (pez cebra) permite estudiar el desarrollo embrionario, la toxicología y la función génica mediante técnicas como la edición genética. 
  • Roedores (ratones y ratas) y, en estudios más específicos, primates no humanos. Se emplean para evaluar la farmacocinética, la toxicidad o la eficacia de nuevos compuestos antes de pasar a ensayos clínicos en humanos. 

Aplicaciones comunes de los estudios in vivo 

  • Evaluación de la eficacia y toxicidad de fármacos, compuestos bioactivos o ingredientes funcionales. 
  • Estudio de la fisiopatología de enfermedades y su progresión. 
  • Investigación del comportamiento y neurobiología. 
  • Ensayos de biodegradación y toxicidad en entornos químicos complejos. 

Ventajas de los estudios in vivo 

  • Permiten un análisis sistémico e integrado del efecto de un compuesto o tecnología. 
  • Ofrecen relevancia fisiológica completa, considerando todos los procesos metabólicos e interacciones orgánicas. 
  • Posibilitan el estudio de efectos crónicos, multifactoriales o en múltiples órganos. 

Limitaciones de los estudios in vivo 

  • Requieren plazos largos de ejecución y planificación. 
  • Tienen altos costes económicos y logísticos. 
  • Involucran implicaciones éticas significativas, especialmente en el uso de animales. 
  • Presentan mayor variabilidad interindividual, lo que puede dificultar la interpretación de resultados en etapas tempranas. 
Aunque las pruebas in vivo aportan una visión integral, no siempre son la primera opción. Cada vez más, se promueve el uso de estudios in vitro como paso previo o alternativo. Especialmente en fases exploratorias, en línea con los principios de las 3Rs: Reemplazar, Reducir y Refinar el uso de animales en investigación.  White laboratory mouse next to glass flasks, used in in vivo studies for scientific research.

Experimentos in vitro: Definición y ejemplos de aplicación 

El término in vitro, que proviene del latín y significa “en vidrio”, hace referencia a estudios, pruebas o experimentos realizados fuera de un organismo vivo, en entornos controlados como placas, tubos o biorreactores de laboratorio.   Este tipo de experimentación permite analizar variables específicas:  la respuesta celular, la absorción de un compuesto o la actividad enzimática. Sin la complejidad de un sistema biológico completo.  También existe el enfoque ex vivo (“fuera de lo vivo”), que se refiere al uso de tejidos u órganos extraídos de un organismo, pero mantenidos viables bajo condiciones experimentales específicas. Aunque aislados, estos modelos conservan parte de la arquitectura y funcionalidad del entorno nativo, siendo útiles para estudios fisiológicos más avanzados que los in vitro clásicos. 

Estudios in vivo e in vitro: Uso de cultivos celulares 

En muchas ocasiones, y con el fin de preservar las características fisiológicas, bioquímicas y genéticas del sistema biológico original, los investigadores recurren al uso de cultivos celulares, ya sean humanos o animales.   Estos cultivos permiten simular funciones concretas de tejidos u órganos, y se clasifican en cuatro tipos principales: 
  • Cultivos primarios, derivados directamente de tejidos. 
  • Cultivos secundarios, subcultivos derivados de los primarios. 
  • Líneas celulares continuas, que pueden dividirse indefinidamente. 
  • Hibridomas, empleados para la producción de anticuerpos monoclonales.

Aplicaciones habituales de los modelos in vitro 

  • Evaluación de fármacos con órganos-en-chip: sistemas microfluídicos que simulan funciones humanas clave (hígado, intestino, pulmón, etc.) con células humanas. Estos facilitan los estudios predictivos de eficacia y toxicidad sin necesidad de animales. 
  • Medicina regenerativa e ingeniería de tejidos: mediante cultivos tridimensionales (3D), biorreactores o andamios biofuncionales se pueden estudiar procesos como la regeneración tisular, la cicatrización o la interacción célula-matriz. 
  • Evaluación de la absorción cutánea y transdérmica de ingredientes cosméticos o farmacéuticos, mediante modelos de piel reconstruida o tejidos ex vivo. 
  • Estudios de digestión y metabolización gastrointestinal: utilizando modelos intestinales in vitro, tejidos ex vivo o simuladores digestivos, se analizan la estabilidad y transformación de ingredientes bioactivos en condiciones fisiológicas. 
  • Modelos de permeabilidad y absorción intestinal para ingredientes, nutracéuticos o aditivos alimentarios. 
  • Pruebas de corrosión, irritación y penetración cutánea en el desarrollo de productos químicos o cosméticos, utilizando modelos validados como la piel reconstruida humana. 
  • Ensayos de limpieza o desinfección en tejidos reales, útiles en el sector sanitario o alimentario. 
  • Validación de tecnologías de conservación o procesado de alimentos, como pasteurización o altas presiones, sobre tejidos animales. 
  • Fertilización in vitro (FIV): uno de los ejemplos más conocidos, en el que la fecundación del óvulo con el espermatozoide se realiza fuera del cuerpo, en una placa de laboratorio, antes de transferir el embrión al útero.
Petri dishes with red medium used in in vitro studies.

Ventajas de los estudios in vitro 

Los estudios in vitro presentan múltiples ventajas que las convierten en herramientas fundamentales para la investigación biomédica y farmacológica.  
  • En primer lugar, permiten un control experimental más riguroso, reduciendo la interferencia de variables sistémicas que pueden afectar la interpretación de los resultados. Esto conlleva una mayor reproducibilidad en comparación con los modelos in vivo, facilitando la obtención de datos consistentes y fiables.  
  • Además, la posibilidad de utilizar tejidos humanos obtenidos mediante cirugía o donación aporta una relevancia fisiológica más directa y representativa del organismo humano.  
  • Otra ventaja destacable es la integración de técnicas no invasivas que permiten el estudio dinámico de procesos celulares y tisulares sin comprometer la viabilidad del modelo. 

Limitaciones de los estudios in vitro 

Desde un punto de vista ético, los estudios in vitro son una alternativa válida y preferible frente a la experimentación animal, alineándose con el principio de las 3Rs (reemplazo, reducción y refinamiento). Esto promueve la minimización del uso de animales en investigación mediante su sustitución por métodos alternativos, la disminución del número de animales utilizados y la mejora de las condiciones experimentales para reducir su sufrimiento.  Sin embargo, estas técnicas también tienen limitaciones que deben considerarse.  
  • Una de las principales es la ausencia de una respuesta inmunitaria o sistémica global, lo que limita la capacidad para reproducir algunas interacciones biológicas complejas presentes en organismos completos.  
  • Además, el manejo de tejidos humanos requiere condiciones estrictas de conservación y manipulación para mantener su viabilidad y funcionalidad, lo que implica desafíos técnicos y logísticos importantes 

In vitro o in vivo: enfoques complementarios en la investigación 

Los modelos in vivo, ex vivo e in vitro no deben entenderse como enfoques excluyentes, sino como herramientas complementarias dentro del ecosistema de la investigación biomédica, tecnológica y aplicada. Cada uno aporta ventajas específicas según el objetivo del estudio, el nivel de complejidad requerido, las exigencias regulatorias o el tipo de compuesto o producto a evaluar.  En un contexto en el que la precisión científica, la ética investigadora y la eficiencia en el desarrollo de soluciones innovadoras son prioritarias, los ensayos in vitro están adquiriendo un protagonismo creciente frente a los modelos animales. Aunque los estudios in vivo siguen siendo fundamentas para abordar aspectos como la respuesta sistémica, la toxicidad a largo plazo o la farmacocinética completa, los modelos in vitro y ex vivo representan alternativas más versátiles, sostenibles y alineadas con los retos actuales de la ciencia y la industria.  Scientist examining a sample under a microscope during in vitro studies.

Estudios in vitro e in vivo: Tendencias y aspectos regulatorios 

Este cambio de paradigma se ve respaldado por el impulso de múltiples marcos regulatorios que promueven activamente el uso de métodos alternativos.: 
  • La EFSA recomienda enfoques in vitro y mecanísticos para la evaluación de riesgos cuando están validados científicamente.  
  • En el ámbito químico, el reglamento europeo REACH prioriza la utilización de métodos alternativos frente a la experimentación animal.  
  • En Estados Unidos, la FDA y otras agencias han comenzado a aceptar datos generados mediante plataformas in vitro avanzadas en contextos de farmacología y toxicología. 
  • En Europa, el papel del EURL ECVAM (European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing) ha sido fundamental para la validación, armonización y promoción del uso de estudios in vitro y alternativos. Este organismo no solo evalúa la solidez científica de nuevas metodologías, sino que colabora activamente con agencias regulatorias y redes internacionales para facilitar su aceptación normativa y su implementación en sectores como la cosmética, los productos sanitarios, la alimentación o los químicos industriales. 
Así, en sectores donde las exigencias regulatorias y éticas son especialmente estrictas, como la cosmética, los alimentos funcionales o los nutracéuticos, los estudios in vitro y ex vivo se consolidan como pilares clave para la innovación en I+D+I. Su evolución constante, junto con el respaldo normativo y el trabajo de organismos especializados, augura un futuro en el que el equilibrio entre relevancia biológica, sostenibilidad y responsabilidad ética será cada vez más alcanzable. 
  1. Referencia: EURL ECVAM. European Union Reference Laboratory for Alternatives to Animal Testing. European Commission Joint Research Centre (JRC). Disponible en: https://ec.europa.eu/jrc/en/eurl/ecvam ↩ 
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Cristina Peralta

Especialista en comunicación digital tecnológica. Mi labor en AINIA consiste en impulsar la proyección internacional y reforzar la competitividad de las empresas, conectándolas con tecnologías de I+D que les ayudan a posicionarse como lideres en innovación. Me motiva especialmente formar parte de proyectos con gran relevancias científico-tecnológica y entender los retos reales de la industria.

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