Ячейка P19 - P19 cell

Клетки эмбриональной карциномы мыши P19 иммуноокрашивали, чтобы показать расположение бета-катенина в межклеточных контактах.

Клетки P19 находится в зачаточном состоянии карцинома клеточная линия полученный из эмбриона тератокарцинома у мышей. Клеточная линия плюрипотентный и может дифференцироваться в типы клеток всех трех зародышевых листков. Кроме того, это наиболее охарактеризованная линия клеток эмбриональной карциномы (ЕС), которая может быть индуцирована в сердечная мышца клетки и нейронный клетки различными способами. Действительно, подвергая агрегированные клетки P19 воздействию диметилсульфоксид (ДМСО) индуцирует дифференциацию на сердечную и скелетные мышцы. Кроме того, подвергая клетки P19 воздействию ретиноевая кислота (RA) может дифференцировать их в нейрональные клетки.^[1]

Происхождение клеточной линии P19

Раковые клетки у людей может привести к смерти пациента, если агрессивная раковая клетка вырастет и даст метастазы. Однако исследователи используют эти клетки для изучения развития раковых клеток, чтобы найти более конкретные методы лечения. Для биологов развития: эмбриональная карцинома, который происходит из тератокарциномы, является хорошим объектом для изучения развития. В 1982 году Макберни и Роджерс трансплантировали эмбрион мыши на 7,5 дней в клетку. яичко чтобы вызвать рост опухоли. Культуры клеток, содержащие недифференцированные стволовые клетки были изолированы от первичная опухоль которые имеют эуплоид кариотип. Эти стволовые клетки были названы клетками эмбриональной карциномы P19.^[2] Эти производные клетки P19 быстро росли без питающих клеток, и их было легко поддерживать. Более того, мультипотентность клеток P19 была затем подтверждена путем инъекции клеток в бластоцисты другой линии мышей. Исследователи обнаружили, что ткани были из всех трех ростковые отростки растет в мыши-получателе.^[3] Основываясь на своих непрерывных исследованиях, они дополнительно вывели клеточные линии подтипа из исходных клеток P19: P19S18, P19D3, P19RAC65 и P19C16. Различие между этими клеточными линиями подтипа заключается в способности дифференцироваться в нейрональные клетки или мышечные клетки в ответ на лечение ретиноевой кислотой или ДМСО соответственно.^[3][4][5]Совсем недавно различные исследования генерировали клеточные линии, которые первоначально были получены из дифференцированных клеток P19. Благодаря плюрипотентности клеток P19 эти новые производные клеточные линии могут быть эктодерма, мезодерма и энтодерма -подобные клетки.^[6]

Дифференциация клеток P19

Клетки P19 могут сохраняться в экспоненциальный рост из-за стабильного хромосомного состава. Поскольку эмбриональная карцинома может дифференцироваться в клетки всех трех зародышевых листков, клетки P19 также могут дифференцироваться в эти эктодермы, мезодермы и энтодермоподобные клетки. Когда клетки эмбриональной карциномы культивируются с высокой плотностью, они начинают различать.^[7] Объединяя клетки в эмбриональное тело, клетки ЭК также могут подвергаться дифференцировке.^[8] В клетках P19 добавление нетоксичных концентраций лекарств к агрегированным эмбриоидное тело клетки могут индуцировать дифференцировку клеток P19 в определенные клеточные линии в зависимости от добавленного лекарства.^[1] Двумя наиболее распространенными и эффективными препаратами являются ретиноевая кислота (RA) и диметилсульфоксид (DMSO). Исследования показали, что определенная концентрация RA может побуждать клетки P19 дифференцироваться в нейрональные клетки, включая нейроны и глиальные клетки,^[9] тогда как 0,5% - 1% ДМСО заставляли клетки P19 дифференцироваться в клетки сердечных или скелетных мышц. В методе лечения РА нейроны, астроглия и фибробласты можно идентифицировать после агрегирования. Дифференцированные клетки также имеют холина ацетилтрансфераза и активности ацетилхолинэстеразы.^[10] При обработке ДМСО клетки сердечной мышцы развивались через 5 дней воздействия, а клетки скелетных мышц появлялись через 8 дней воздействия. Эти исследования показали, что воздействие лекарства заставляет мультипотентные клетки P19 дифференцироваться в разные слои клеток. Поскольку концентрация ретиноевой кислоты или ДМСО нетоксична для клеток, дифференцировка, специфичная для лекарственного средства, происходит из-за индукции клеток, а не отбора. Мутанты клеток P19 были созданы для исследования механизма дифференцировки, специфичной для лекарств.^[10] Более того, сигнальные пути, относящиеся к нейрогенез и миогенез также были исследованы путем изучения экспрессия гена или создание мутантов клеток P19.

Нейрогенез в клетках P19.

Обработка недифференцированных клеток P19 ретиноевой кислотой может специфически индуцировать их в нейрональные клетки. Использование доз от 1 мкМ до 3 мкМ RA может генерировать нейроны как наиболее распространенный тип клеток.^[4]Нейроны при таком лечении достигли наивысшего уровня популяций в период от шести до девяти дней. Несколько нейрональных маркеров, таких как нейрофиламент белки, антиген HNK-1 и сайты связывания столбнячного токсина экспрессируются на самом высоком уровне в эти дни.^[11]Через шесть-девять дней лечения относительная популяция нейронов снижается, вероятно, из-за более быстрой пролиферации ненейрональных клеток. После 10 дней воздействия астроглиальные клетки могут быть обнаружены с помощью глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), который является специфическим маркером глиальных клеток. Помимо нейронов и астроциты, Клетки P19 также могут дифференцироваться в олигодендроциты, которые можно обнаружить с помощью специальных маркеров, миелин-ассоциированный гликопротеин и 2 ', 3'-Циклический нуклеотид 3'-фосфодиэстераза. Более того, олигодендроциты также развивались и мигрировали в пучки волокон у мышей, когда клетки, индуцированные RA, были трансплантированы в мозги.^[12]
Ретиноевая кислота может индуцировать не только клетки P19, но и другие клетки-предшественники или же эмбриональные стволовые клетки к дифференциации. Поскольку клетки после обработки ретиноевой кислотой не сразу экспрессировали гены нейрональных маркеров, RA должен инициировать некоторый путь для процесса клеточной дифференцировки. Во многих исследованиях использовались клетки P19 для изучения механизмов, индуцированных RA, включая генерацию мутантный аллель из рецептор ретиноевой кислоты гены и изучение экспрессии рецепторных генов, Hox-гены и связывающие ретинол белки при воздействии РА.^[13][14]

Все эти исследования показывают, что клетка P19 является хорошей in vitro модельная система для исследования механизма действия лекарств, влияющих на конкретный клеточный путь. Более того, используя способность RA-индуцированного нейрогенеза в клетках P19, многие исследователи начали идентифицировать механизмы дифференцировки нейро- или глиогенеза in vitro. Несколько связанных путей или включая путь Wnt / β-катенин, Notch pathway и ежик исследуются либо с использованием экспрессии генов, либо аллели для родственных генов.^[15][16][17]

Миогенез в клеточной линии P19

Как и ретиноевая кислота, дифференцировка, индуцированная ДМСО, не специфична для клеток P19. Это также могло вызвать нейробластома клетки рак легких клетки и мышиные ES клетки.^[18][19][20] При концентрации 0,5–1% ДМСО индуцировал клетки P19 к агрегации и переработке мезодермальных и энтодермальных типов клеток.^[1][10][21]
Клеточный механизм, который происходит при агрегации и дифференцировке, до сих пор полностью не изучен. Однако некоторые исследования показали, что сотовая связь играет важную роль в дифференцировке мышц в клетках P19, что может объяснить, почему клетки должны сначала объединиться, чтобы обработать дифференцировку мышц.^[6]
Чтобы выяснить механизм миогенеза в клетках P19, несколько кардиоспецифичных факторы транскрипции включая GATA-4, MEF2c, Msx-1, Nkx2.5, MHox, Msx-2 и MLP, как обнаружено, изменяются во время дифференцировки.^[6] Отчеты показали, что все GATA-4, NKx2.5 и MEF2c активируются после индукции ДМСО.^[22][23] В последние годы клетки P19 также использовали для изучения механизма сердечной дифференцировки и миогенеза. Основные пострадавшие сигнальный путь, костные морфогенетические белки (BMPs) путь передачи сигналов в клетках P19 наиболее изучен. Путем создания клеточной линии P19CL6noggin, которая сверхэкспрессирует антагонист BMP голова, они обнаружили, что мутантные клетки не дифференцировались в кардиомиоциты при обработке 1% ДМСО, что позволяет предположить, что BMP необходимы для дифференцировки кардиомиоцитов в этой системе. Они также предоставили доказательства того, что TAK1, Nkx-2.5 и GATA-4 важны для кардиогенный Сигнальный путь BMP.^[24]

Будущие направления

Клетки P19 обеспечивают ценное образование как нейрональных, так и мышечных клеток in vitro. Поскольку клетки P19 легче поддерживать и культивировать по сравнению с другими эмбриональными стволовыми клетками, они являются удобной моделью для проведения исследований развития in vitro. Методы манипулирования этой клеточной линией для экспрессии или отключения определенных генов позволяют детально исследовать сигнальные пути, функциональные аспекты и регуляцию экспрессии белков миогенеза и нейрогенеза. Расширенное исследование может также пролить свет на более поздние стадии сердце или же мозг развитие и созревание.

Рекомендации

1. Макберни, штат Массачусетс; Роджерс, Би Джей (февраль 1982 г.). «Выделение мужских эмбриональных клеток карциномы и их хромосомных образцов репликации». Биология развития. 89 (2): 503–8. Дои:10.1016/0012-1606(82)90338-4. PMID  7056443.
2. Макберни, MW (1993). «Клетки эмбриональной карциномы Р19». Инт Дж Дев Биол. 37 (1): 135–140. PMID  8507558.
3. Россант, Дж; Макберни, MW (август 1982 г.). «Возможности развития эуплоидной мужской линии клеток тератокарциномы после инъекции бластоцисты». Журнал эмбриологии и экспериментальной морфологии. 70: 99–112. PMID  7142904.
4. Fahnestock, M; Кошланд Д.Е. младший (февраль 1979 г.). «Контроль рецептора галактозных такси у Salmonella typhimurium». Журнал бактериологии. 137 (2): 758–63. ЧВК  218354. PMID  370099.
5. Craine, BL; Руперт, CS (февраль 1979 г.). «Взаимодействия дезоксирибонуклеиновой кислоты с мембраной вблизи точки начала репликации и инициации синтеза дезоксирибонуклеиновой кислоты в Escherichia coli». Журнал бактериологии. 137 (2): 740–5. ЧВК  218351. PMID  370098.
6. ван дер Хейден, Массачусетс; Defize, LH (2003-05-01). «Двадцать один год клеткам P19: что клеточная линия эмбриональной карциномы научила нас дифференциации кардиомиоцитов». Сердечно-сосудистые исследования. 58 (2): 292–302. Дои:10.1016 / S0008-6363 (02) 00771-X. PMID  12757864.
7. McBurney, MW (ноябрь 1976 г.). «Клональные линии клеток тератокарциномы in vitro: дифференциация и цитогенетические характеристики». Журнал клеточной физиологии. 89 (3): 441–55. Дои:10.1002 / jcp.1040890310. PMID  988033.
8. Мартин, GR; Эванс MJ (1975). «Множественная дифференцировка клональных стволовых клеток тератокарциномы после образования эмбриоидных тел in vitro». Клетка. 6 (4): 467–74. Дои:10.1016/0092-8674(75)90035-5.
9. Эдвардс, МК; Харрис, JF; Макберни, MW (декабрь 1983 г.). «Индуцированная дифференцировка мышц в клеточной линии эмбриональной карциномы». Молекулярная и клеточная биология. 3 (12): 2280–6. Дои:10.1128 / mcb.3.12.2280. ЧВК  370099. PMID  6656767.
10. Джонс-Вильнев, EM; Рудницки, Массачусетс; Харрис, JF; Макберни, MW (декабрь 1983 г.). «Ретиноевая кислота - индуцированная нейральная дифференцировка клеток эмбриональной карциномы». Молекулярная и клеточная биология. 3 (12): 2271–9. Дои:10.1128 / mcb.3.12.2271. ЧВК  370098. PMID  6656766.
11. Макберни, штат Массачусетс; Reuhl, KR; Союзник, AI; Насипури, S; Белл, JC; Крейг, Дж. (Март 1988 г.). «Дифференциация и созревание нейронов эмбриональной карциномы в клеточной культуре». Журнал неврологии. 8 (3): 1063–73. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.08-03-01063.1988. PMID  2894413.
12. Стейнс, Вашингтон; Крейг, Дж; Reuhl, K; Макберни, MW (апрель 1996 г.). «Обработанные ретиноевой кислотой клетки эмбриональной карциномы Р19 дифференцируются в олигодендроциты, способные к миелинизации». Неврология. 71 (3): 845–53. Дои:10.1016/0306-4522(95)00494-7. PMID  8867053.
13. Пратт, Массачусетс; Кралова, Дж; Макберни, MW (декабрь 1990 г.). «Доминантно-отрицательная мутация гена рецептора альфа-ретиноевой кислоты в клетках эмбриональной карциномы, не отвечающих на ретиноевую кислоту». Молекулярная и клеточная биология. 10 (12): 6445–53. Дои:10.1128 / mcb.10.12.6445. ЧВК  362921. PMID  2174108.
14. Чен, Y; Риз, Д.Х. (октябрь 2011 г.). «Путь передачи сигналов ретинола в плюрипотентных клетках P19 мыши» (PDF). Журнал клеточной биохимии. 112 (10): 2865–72. Дои:10.1002 / jcb.23200. PMID  21618588.
15. Най, JS; Копан, Р; Аксель, Р. (сентябрь 1994 г.). «Активированный Notch подавляет нейрогенез и миогенез, но не глиогенез в клетках млекопитающих». Разработка. 120 (9): 2421–30. PMID  7956822.
16. Хамада-Канадзава, М; Ishikawa, K; Номото, К; Уодзуми, Т; Kawai, Y; Нарахара, М; Мияке, М. (27 февраля 2004 г.). «Сверхэкспрессия Sox6 вызывает агрегацию клеток и нейрональную дифференцировку клеток эмбриональной карциномы P19 в отсутствие ретиноевой кислоты». Письма FEBS. 560 (1–3): 192–8. Дои:10.1016 / S0014-5793 (04) 00086-9. PMID  14988021.
17. Tan, Y; Се, Z; Дин, М; Ван, З; Yu, Q; Meng, L; Чжу, H; Хуанг, X; Ю, Л; Meng, X; Чен, И (сентябрь 2010 г.). «Повышенные уровни фактора транскрипции FoxA1 в плюрипотентных клетках эмбриональной карциномы P19 стимулируют нейральную дифференцировку». Стволовые клетки и развитие. 19 (9): 1365–74. Дои:10.1089 / scd.2009.0386. PMID  19916800.
18. Лако, М; Линдси, S; Линкольн, Дж; Кэрнс, PM; Армстронг, L; Отверстие, N (2001). «Характеристика экспрессии гена Wnt во время дифференцировки мышиных эмбриональных стволовых клеток in vitro: роль Wnt3 в усилении гемопоэтической дифференцировки». Механизмы развития. 103 (1–2): 49–59. Дои:10.1016 / S0925-4773 (01) 00331-8. PMID  11335111.
19. Тралка, ТС; Рабсон, А.С. (декабрь 1976 г.). «Формирование ресничек в культурах клеток рака легких человека, обработанных диметилсульфоксидом». Журнал Национального института рака. 57 (6): 1383–8. Дои:10.1093 / jnci / 57.6.1383. PMID  1003564.
20. Littauer, UZ; Palfrey, C; Kimhi, Y; Спектор, I (май 1978 г.). «Индукция дифференцировки клеток нейробластомы мыши». Монография Национального института рака (48): 333–7. PMID  748753.
21. Макберни, штат Массачусетс; Джонс-Вильнев, EM; Эдвардс, МК; Андерсон, П.Дж. (9 сентября 1982 г.). «Контроль мышечной и нейрональной дифференцировки в культивируемой линии клеток эмбриональной карциномы». Природа. 299 (5879): 165–7. Bibcode:1982Натура.299..165М. Дои:10.1038 / 299165a0. PMID  7110336. Через 2 дня воздействия появлялись энтодермоподобные клетки, напоминавшие примитивную внеэмбриональную энтодерму. После 6 дней воздействия сердечная мышца появилась внутри агрегатов. Содержание клеток сердечной мышцы составляло 25% от клеток. После 10 дней воздействия вокруг тела эмбриона появились клетки скелетных мышц.
22. Skerjanc, IS; Петропулос, Н; Ridgeway, AG; Уилтон, S (1998-12-25). «Фактор-усилитель миоцитов 2C и Nkx2-5 повышают экспрессию друг друга и инициируют кардиомиогенез в клетках P19». Журнал биологической химии. 273 (52): 34904–10. Дои:10.1074 / jbc.273.52.34904. PMID  9857019.
23. Grépin, C; Немер, Г; Немер, М. (июнь 1997 г.). «Усиление кардиогенеза в эмбриональных стволовых клетках, сверхэкспрессирующих фактор транскрипции GATA-4». Разработка. 124 (12): 2387–95. PMID  9199365.
24. Монзен, К; Сиодзима, я; Hiroi, Y; Кудох, S; Ока, Т; Такимото, Э; Hayashi, D; Хосода, Т; Хабара-Окубо, А; Накаока, Т; Fujita, T; Язаки, Y; Комуро, I. (октябрь 1999 г.). «Костные морфогенетические белки индуцируют дифференцировку кардиомиоцитов посредством митоген-активируемой протеинкиназы киназы киназы TAK1 и факторов сердечной транскрипции Csx / Nkx-2.5 и GATA-4». Молекулярная и клеточная биология. 19 (10): 7096–105. Дои:10.1128 / mcb.19.10.7096. ЧВК  84704. PMID  10490646.

внешняя ссылка

• Вандерхейден, М; Defize, L (2003). «Двадцать один год клеткам P19: что клеточная линия эмбриональной карциномы научила нас дифференциации кардиомиоцитов». Сердечно-сосудистые исследования. 58 (2): 292–302. Дои:10.1016 / S0008-6363 (02) 00771-X. PMID  12757864.
• Запись целлозавра для P19