Célula P19

Las células P19 son una línea celular de carcinoma embrionario derivada de un teratocarcinoma derivado de embriones en ratones. La línea celular es pluripotente y puede diferenciarse en tipos celulares de las tres capas germinales. Además, es la línea celular de carcinoma embrionario (CE) más caracterizada que puede inducirse en células musculares cardíacas y células neuronales mediante diferentes tratamientos específicos. De hecho, la exposición de células P19 agregadas a dimetilsulfóxido (DMSO) induce la diferenciación en músculo cardíaco y esquelético . Además, la exposición de células P19 al ácido retinoico (AR) puede diferenciarlas en células neuronales. ^[1]

Las células cancerosas en humanos pueden provocar la muerte del paciente si la célula cancerosa agresiva crece y hace metástasis. Sin embargo, los investigadores utilizan estas células para estudiar el desarrollo de las células cancerosas con el fin de encontrar tratamientos más específicos. Para los biólogos del desarrollo, el carcinoma embrionario , que se deriva del teratocarcinoma, es un buen objeto de estudio del desarrollo. En 1982, McBurney y Rogers trasplantaron un embrión de ratón de 7,5 días en el testículo para inducir el crecimiento del tumor. Se aislaron cultivos celulares que contenían células madre indiferenciadas del tumor primario que tienen un cariotipo euploide . Estas células madre se denominaron células de carcinoma embrionario P19. ^[2] Estas células P19 derivadas crecieron rápidamente sin células alimentadoras y fueron fáciles de mantener. Además, la multipotencia de las células P19 se confirmó luego inyectando las células en blastocistos de otra cepa de ratón. Los investigadores descubrieron que había tejidos de las tres capas germinales creciendo en el ratón receptor. ^[3] Basándose en sus estudios continuos, derivaron además líneas celulares de subtipos a partir de células P19 originales: P19S18, P19D3, P19RAC65 y P19C16. La diferencia entre estas líneas celulares de subtipos es la capacidad de diferenciarse en células neuronales o células musculares en respuesta al tratamiento con ácido retinoico o DMSO, respectivamente. ^{[3] [4] [5]} Más recientemente, varios estudios generan líneas celulares que inicialmente se derivaron de células P19 diferenciadas. Debido a la pluripotencia de las células P19, esas nuevas líneas celulares derivadas pueden ser células similares al ectodermo , mesodermo y endodermo . ^[6]

Las células P19 pueden mantenerse en crecimiento exponencial debido a una composición cromosómica estable. Debido a que el carcinoma embrionario puede diferenciarse en células de las tres capas germinales, las células P19 también pueden diferenciarse en células similares al ectodermo, mesodermo y endodermo. Cuando las células de carcinoma embrionario se cultivan a alta densidad, comienzan a diferenciarse. ^[7] Al agregar las células en un cuerpo embrionario, las células EC también pueden procesar la diferenciación. ^[8] En las células P19, la adición de concentraciones no tóxicas de fármacos a las células del cuerpo embrionario agregadas puede inducir la diferenciación de las células P19 en líneas celulares específicas según el fármaco añadido. ^[1] Los dos fármacos más comunes y eficaces son el ácido retinoico (RA) y el dimetilsulfóxido (DMSO). Los estudios han demostrado que una determinada concentración de RA puede inducir a las células P19 a diferenciarse en células neuronales, incluidas las neuronas y las células gliales , ^[9] mientras que el 0,5% - 1% de DMSO llevó a las células P19 a diferenciarse en células musculares cardíacas o esqueléticas. En el método de tratamiento de AR, las neuronas, la astroglia y los fibroblastos se pueden identificar después de la agregación. Las células diferenciadas también tienen actividades de colina acetiltransferasa y acetilcolinesterasa. ^[10] Cuando se trató con DMSO, las células del músculo cardíaco se desarrollaron después de 5 días de exposición y las células del músculo esquelético aparecieron después de 8 días de exposición. Esos estudios mostraron que la exposición al fármaco hace que las células P19 multipotentes se diferencien en diferentes capas de células. Debido a que la concentración de ácido retinoico o DMSO no es tóxica para las células, la diferenciación específica del fármaco se debe a la inducción de células, no a la selección. Se han generado mutantes de células P19 para investigar el mecanismo de diferenciación específica del fármaco. ^[10] Además, también se investigaron las vías de señalización relacionadas con la neurogénesis y la miogénesis estudiando la expresión genética o generando mutantes de células P19.

El tratamiento de células P19 indiferenciadas con ácido retinoico puede inducirlas específicamente a convertirse en células neuronales. El uso de dosis entre 1 μM y 3 μM de AR puede generar neuronas como el tipo celular más abundante. ^[4] Las neuronas bajo este tratamiento alcanzaron las poblaciones más altas entre seis y nueve días. Varios marcadores neuronales como las proteínas de neurofilamento , el antígeno HNK-1 y los sitios de unión de la toxina del tétano se expresan en niveles más altos durante estos días. ^[11] Después de seis a nueve días de tratamiento, la población neuronal relativa disminuye, probablemente debido a una proliferación más rápida de células no neuronales. Después de 10 días de exposición, las células astrogliales se pueden detectar utilizando la proteína ácida fibrilar glial (GFAP), que es un marcador específico de las células gliales. Además de las neuronas y los astrocitos , las células P19 también pueden diferenciarse en oligodendrocitos , que pueden detectarse utilizando los marcadores específicos, la glicoproteína asociada a la mielina y la 2',3'-nucleótido cíclico 3'-fosfodiesterasa . Además, los oligodendrocitos también se desarrollaron y migraron en haces de fibras en ratones cuando las células inducidas por AR se trasplantaron en los cerebros . ^[12]
El ácido retinoico puede inducir no solo la diferenciación de las células P19 sino también de otras células progenitoras o células madre embrionarias . Dado que las células después del tratamiento con ácido retinoico no expresaron inmediatamente genes marcadores neuronales, la AR debe iniciar alguna vía para procesar la diferenciación celular. Muchos estudios utilizaron células P19 para investigar los mecanismos inducidos por la AR, incluida la generación del alelo mutante de los genes del receptor de ácido retinoico y el estudio de la expresión de los genes del receptor, los genes Hox y las proteínas de unión al retinol mientras se exponían a la AR. ^{[13] [14]}

Todos estos estudios indican que la célula P19 es un buen sistema modelo in vitro para investigar el mecanismo de los fármacos que interfieren con una vía celular específica. Además, al utilizar la capacidad de la neurogénesis inducida por AR en la célula P19, muchos investigadores comenzaron a identificar los mecanismos de diferenciación in vitro de la neurogénesis o la gliogénesis. Se investigan varias vías relacionadas, como la vía Wnt/β-catenina, la vía Notch y la vía hedgehog , ya sea mediante la expresión génica o generando alelos para genes relacionados. ^{[15] [16] [17]}

Al igual que el ácido retinoico, la diferenciación inducida por DMSO no es específica de las células P19. También podría inducir células de neuroblastoma , células de cáncer de pulmón y células ES de ratón. ^{[18] [19] [20]} En una concentración de 0,5-1%, DMSO indujo a las células P19 a agregarse y procesar tipos de células mesodérmicas y endodérmicas. ^{[1] [10] [21]}
El mecanismo celular que ocurre durante la agregación y la diferenciación aún no se ha estudiado por completo. Sin embargo, algunos estudios mostraron que la comunicación celular juega un papel importante en la diferenciación muscular en las células P19, lo que podría explicar por qué las células necesitan agregarse primero para procesar la diferenciación muscular. ^[6]
Para dilucidar el mecanismo de miogénesis en las células P19, se encontró que varios factores de transcripción específicos cardíacos , incluidos GATA-4, MEF2c, Msx-1, Nkx2.5, MHox, Msx-2 y MLP, cambian durante la diferenciación. ^[6] Los informes han demostrado que GATA-4, NKx2.5 y MEF2c se regularon positivamente después de la inducción con DMSO. ^{[22] [23]} En los últimos años, las células P19 también se utilizaron para estudiar el mecanismo de diferenciación cardíaca y miogénesis. La principal vía de señalización afectada , la vía de las proteínas morfogenéticas óseas (BMP), es la señalización más estudiada en las células P19. Al generar la línea celular P19CL6noggin, que sobreexpresa el antagonista de BMP noggin , descubrieron que las células mutantes no se diferenciaban en cardiomiocitos cuando se trataban con 1% de DMSO, lo que sugiere que las BMP eran indispensables para la diferenciación de cardiomiocitos en este sistema. También proporcionaron la evidencia que muestra que TAK1, Nkx-2.5 y GATA-4 son importantes en la vía de señalización cardiogénica de BMP. ^[24]

Las células P19 proporcionan una valiosa formación de células neuronales y musculares in vitro. Dado que las células P19 son fáciles de mantener y cultivar en comparación con otras células madre embrionarias, son un modelo conveniente para realizar estudios de desarrollo in vitro. Las técnicas para manipular esta línea celular para expresar o inactivar ciertos genes permiten una investigación detallada de las vías de señalización, los aspectos funcionales y la regulación de la expresión de proteínas de la miogénesis y la neurogénesis. La investigación ampliada también puede dilucidar las etapas posteriores del desarrollo y la maduración del corazón o el cerebro .

• Vanderheyden, M; Defize, L (2003). "Veintiún años de células P19: lo que nos enseñó una línea celular de carcinoma embrionario sobre la diferenciación de los cardiomiocitos". Investigación cardiovascular . 58 (2): 292–302. doi : 10.1016/S0008-6363(02)00771-X . PMID  12757864.
• Entrada de Cellosaurus para P19