P19-Zellen – Forschung an embryonalen Karzinomen unter Verwendung von P19-Zellen

P19 ist eine murine embryonale Karzinomzelllinie. Sie findet breite Anwendung in der biomedizinischen Forschung, vor allem zur Untersuchung von Entwicklungsbiologie, Stammzellbiologie, Zelldifferenzierung und Wirkstoffscreening. Da P19-Zellen über Differenzierungsfähigkeit verfügen, können sie bei der Untersuchung komplexer biologischer Prozesse wie der Gewebebildung und der frühen Embryonalentwicklung nützlich sein. In diesem Artikel werden wir die Grundlagen der aus Mäusen stammenden P19-Zellen erörtern.

Allgemeine Eigenschaften und Herkunft der P19-Zellen

Bevor Sie mit einer Zelllinie arbeiten, ist es unerlässlich, deren allgemeine Eigenschaften und Herkunft zu kennen. In diesem Abschnitt werden folgende Fragen behandelt: Was ist die P19-Zelllinie? Wie groß ist eine P19-Zelle? Woher stammen die P19-Zellen?

• P19 ist eine Art pluripotenter embryonaler Karzinomzellen, die ursprünglich aus einem Teratokarzinom gewonnen wurden, das sich bei einer C3H/He-Maus entwickelt hatte. Die Zelllinie wurde erstmals 1982 von McBurney und Rogers etabliert.
• P19-Zellen können in serumhaltigen Kulturmedien kontinuierlich wachsen. Sie lassen sich in andere Zelltypen differenzieren, wenn sie nicht-toxischen Substanzen wie Retinsäure und Dimethylsulfoxid (DMSO) ausgesetzt werden [1].
• Diese Mauskarzinomzellen weisen eine epithelähnliche Morphologie auf.
• Die P19-Zelllinie weist einen euploiden männlichen Karyotyp auf (n = 40; XY).

P19-Zelllinie: Vor- und Nachteile

In diesem Abschnitt werden die Vor- und Nachteile der P19-Zelllinie erörtert.  

Vorteile

• Differenzierungspotenzial: P19-Zellen können sich in verschiedene Zelltypen differenzieren, darunter Kardiomyozyten, Neuronen und Mikrogliazellen. Für die Differenzierung benötigen sie nichttoxische Substanzen wie Retinsäure und Dimethylsulfoxid (DMSO). Retinsäure induziert die Entwicklung von Neuronen, Mikroglia und Astroglia, während DMSO die Entwicklung von schlagenden Kardiomyozyten und glatten Muskelzellen anregt. Somit eignen sich P19-Zellen hervorragend zur Untersuchung von Zelldifferenzierung und Entwicklungsprozessen.
• Modellsystem: Die pluripotente embryonale Karzinomzelllinie P19 ist ein wertvolles Modell zur Untersuchung der frühen Embryonalentwicklung. Forscher nutzen P19-Zellen, um zelluläre Signalwege sowie die an diesen Prozessen beteiligten zellulären und molekularen Mechanismen aufzuklären.

Nachteile

• Mausursprung: P19 ist eine embryonale Karzinomzelllinie der Maus. Folglich lassen sich die Ergebnisse aus Studien mit diesen Zellen möglicherweise nicht vollständig auf die menschliche Biologie und menschliche Prozesse übertragen.

Forschungsanwendungen von P19-Zellen

P19-Zellen finden aufgrund ihrer Differenzierungsfähigkeit und ihrer Relevanz für die Entwicklungsbiologie und die Stammzellenforschung vielfältige Anwendung in der Forschung. Zu den wichtigen Forschungsanwendungen von P19-Embryonalkarzinomzellen gehören:

• Untersuchungen zur Zelldifferenzierung: Wie bekannt ist, können sich P19-Zellen in Neuronen, Mikroglia, glatte Muskelzellen und Kardiomyozyten differenzieren; daher werden sie häufig zur Untersuchung von Zelldifferenzierungsprozessen eingesetzt. Darüber hinaus unterstützen sie die Forschung bei der Erforschung der neuronalen und kardialen Entwicklung sowie der zugrunde liegenden Mechanismen. Eine im Jahr 2018 durchgeführte Studie ergab, dass reaktive Sauerstoffspezies (ROS) die Differenzierung von P19-Zellen in bestimmte Zelltypen steuern und die Induktion anderer Zelltypen verhindern [3]. Eine weitere Studie untersuchte den durch Retinsäure vermittelten neuronalen Differenzierungsprozess und stellte die Beteiligung des PI3K/Akt/GSK3β-Signalwegs fest [4].
• Entwicklungsbiologie: P19-Zellen sind ein unschätzbares Modell zur Untersuchung der frühen Embryonalentwicklung. Sie helfen Forschern, komplexe biologische Prozesse wie die Gewebebildung während der Embryonalentwicklung zu verstehen. In der vorliegenden Studie wurden P19-Zellen verwendet, um die molekularen Faktoren zu untersuchen, die zur Entstehung eines Ventrikelseptumdefekts (VSD) beitragen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine lange nichtkodierende RNA namens SNHG6 zur Entstehung eines VSD beiträgt, indem sie miRNA-101 negativ reguliert und den Wnt/β-Catenin-Signalweg aktiviert [5].
• Arzneimitteltests: Die embryonale Karzinomzelllinie P19 der Maus wird auch zum Screening potenzieller Wirkstoffkandidaten verwendet. In einer Studie wurden differenzierte P19-Zellneuronen verwendet, um die neuroprotektiven, acetylcholinesterasehemmenden Wirkungen von synthetischem L-Dopa und einem wässrigen Extrakt aus Mucuna-pruriens-Samen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass der Pflanzenextrakt im Vergleich zu L-Dopa vielversprechende Ergebnisse lieferte [6].

Literaturverzeichnis

1. McBurney, M.W., P19-Embryonalkarzinomzellen. Int J Dev Biol, 1993. 37(1): S. 135–40.
2. Bressler, J. et al., P19-Embryonalkarzinom-Zelllinie: Ein Modell zur Untersuchung von Gen-Umwelt-Wechselwirkungen. Cell Culture Techniques, 2011: S. 223–240.
3. Pashkovskaia, N., U. Gey und G. Rödel, Mitochondriale ROS steuern die Differenzierung pluripotenter P19-Zellen der Maus. Stem Cell Research, 2018. 30: S. 180–191.
4. Fu, F. et al., All-trans-Retinsäure induziert die Differenzierung von P19-Zellen zu Neuronen unter Beteiligung des PI3K/Akt/GSK3β-Signalwegs. Journal of Cellular Biochemistry, 2020. 121(11): S. 4386–4396.
5. Jiang, Y. et al.: Die lange nichtkodierende RNA SNHG6 trägt zur Entstehung eines Ventrikelseptumdefekts bei, indem sie miR-101 negativ reguliert und den Wnt/β-Catenin-Signalweg aktiviert. Die Pharmazie – An International Journal of Pharmaceutical Sciences, 2019. 74(1): S. 23–28.
6. Kamkaen, N. et al.: Der wässrige Extrakt aus Mucuna-pruriens-Samen zeigte im Vergleich zu synthetischem L-Dopa verbesserte neuroprotektive und acetylcholinesterasehemmende Wirkungen. Molecules, 2022. 27(10): S. 3131.