خلية P19

خلايا P19 هي سلالة من خلايا سرطان الأجنة، مشتقة من ورم مسخي جنيني في الفئران. تتميز هذه السلالة بقدرتها على التمايز إلى أنواع خلايا الطبقات الجرثومية الثلاث. ويمكن تحفيزها لتصبح خلايا عضلة قلبية وخلايا عصبية باستخدام معالجات كيميائية مختلفة. يؤدي تعريض خلايا P19 المتجمعة لثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) إلى تحفيز تمايزها إلى خلايا عضلة قلبية وعضلات هيكلية . بينما يؤدي تعريضها لحمض الريتينويك (RA) إلى تكوين خلايا عصبية. ^{[ 1 ]}

قد تؤدي الخلايا السرطانية لدى البشر إلى وفاة المريض إذا نمت وانتشر السرطان بشكل خبيث. مع ذلك، يستخدم الباحثون هذه الخلايا لدراسة تطور الخلايا السرطانية بهدف إيجاد علاجات أكثر دقة. بالنسبة لعلماء الأحياء التطورية، يُعد سرطان الخلايا الجنينية ، المشتق من الورم المسخي، نموذجًا جيدًا للدراسة التطورية.

في عام ١٩٨٢، قام ماكبيرني وروغرز بزرع جنين فأر عمره ٧.٥ يوم في الخصية لتحفيز نمو الورم. تم عزل مزارع خلوية تحتوي على خلايا جذعية غير متمايزة من الورم الأولي ، والتي تتميز بنمط نووي طبيعي . سُميت هذه الخلايا الجذعية بخلايا سرطان الأجنة P19. ^{[ ٢ ]} نمت خلايا P19 المُشتقة بسرعة دون الحاجة إلى خلايا داعمة، وكان من السهل الحفاظ عليها. علاوة على ذلك، تم تأكيد قدرة خلايا P19 على التمايز إلى أنواع متعددة من الخلايا عن طريق حقنها في الكيسة الأريمية لسلالة أخرى من الفئران. وجد الباحثون أن أنسجة من الطبقات الجرثومية الثلاث تنمو في الفأر المُتلقي. ^{[ ٣ ]} بناءً على دراساتهم المتواصلة، استخلصوا سلالات فرعية من خلايا P19 الأصلية: P19S18، وP19D3، وP19RAC65، وP19C16. يكمن الاختلاف بين هذه السلالات الفرعية في قدرتها على التمايز إلى خلايا عصبية أو خلايا عضلية استجابةً للمعالجة بحمض الريتينويك أو ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)، على التوالي. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} في الآونة الأخيرة، أنتجت دراساتٌ عديدةٌ سلالاتٍ خلويةً مشتقةً في الأصل من خلايا P19 المتمايزة. ونظرًا لقدرة خلايا P19 على التمايز إلى أنواعٍ متعددةٍ من الخلايا، فإن هذه السلالات الخلوية المشتقة حديثًا يمكن أن تكون خلايا شبيهة بالأديم الظاهر ، والأديم المتوسط ، والأديم الباطن . ^{[ 6 ]}

يمكن الحفاظ على خلايا P19 في حالة نمو أُسّي بفضل تركيبها الكروموسومي المستقر. ولأن سرطان الخلايا الجنينية قادر على التمايز إلى خلايا الطبقات الجرثومية الثلاث، فإن خلايا P19 قادرة أيضاً على التمايز إلى خلايا شبيهة بالأديم الظاهر، والأديم المتوسط، والأديم الباطن. عند زراعة خلايا سرطان الخلايا الجنينية بكثافة عالية، تبدأ بالتمايز . ^{[ 7 ]} كما يمكن لخلايا سرطان الخلايا الجنينية أن تخضع لعملية التمايز من خلال تجميع الخلايا في جسم جنيني. ^{[ 8 ]} في خلايا P19، يمكن أن يؤدي إضافة تراكيز غير سامة من الأدوية إلى خلايا الجسم الجنيني المتجمعة إلى تحفيز تمايز خلايا P19 إلى سلالات خلوية محددة، وذلك تبعاً للدواء المُضاف. ^{[ 1 ]} يُعد حمض الريتينويك (RA) وثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) من أكثر الأدوية شيوعاً وفعالية. أظهرت الدراسات أن تركيزًا معينًا من حمض الريتينويك (RA) يحفز خلايا P19 على التمايز إلى خلايا عصبية، بما في ذلك الخلايا العصبية والخلايا الدبقية ^{[ 9 ]} ، بينما يؤدي استخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) بتركيز 0.5% إلى 1% إلى تمايز خلايا P19 إلى خلايا عضلة القلب أو خلايا عضلة الهيكل العظمي. في طريقة المعالجة بحمض الريتينويك، يمكن تحديد الخلايا العصبية والخلايا النجمية والخلايا الليفية بعد التجميع. كما تمتلك الخلايا المتمايزة نشاط إنزيمي ناقل أستيل الكولين وأستيل كولين إستراز ^{[ 10 ]} . عند المعالجة بثنائي ميثيل سلفوكسيد، نمت خلايا عضلة القلب بعد 5 أيام من التعرض، وظهرت خلايا عضلة الهيكل العظمي بعد 8 أيام من التعرض. أوضحت هذه الدراسات أن التعرض للدواء يحفز خلايا P19 متعددة القدرات على التمايز إلى طبقات خلوية مختلفة. ولأن تركيز حمض الريتينويك أو ثنائي ميثيل سلفوكسيد غير سام للخلايا، فإن التمايز النوعي للدواء يعود إلى تحفيز الخلايا وليس إلى انتقاءها. وقد تم إنتاج طفرات من خلايا P19 لدراسة آلية التمايز النوعي للدواء. ^{[ 10 ]} علاوة على ذلك، تم أيضًا دراسة مسارات الإشارات المتعلقة بتكوين الخلايا العصبية وتكوين العضلات من خلال دراسة التعبير الجيني أو توليد طفرات في خلايا P19.

يمكن أن يؤدي علاج خلايا P19 غير المتمايزة بحمض الريتينويك إلى تحفيزها بشكل خاص لتصبح خلايا عصبية. وباستخدام جرعات تتراوح بين 1 و3 ميكرومتر من حمض الريتينويك، يمكن توليد الخلايا العصبية كأكثر أنواع الخلايا وفرة. ^{[ 4 ]} وقد بلغت الخلايا العصبية في ظل هذا العلاج أعلى مستوياتها بين اليومين السادس والتاسع. وتُظهر العديد من المؤشرات العصبية، مثل بروتينات الخيوط العصبية ، ومستضد HNK-1، ومواقع ارتباط سم الكزاز، أعلى مستويات التعبير خلال هذه الفترة. ^{[ 11 ]} وبعد ستة إلى تسعة أيام من العلاج، ينخفض ​​عدد الخلايا العصبية، على الأرجح بسبب تكاثر أسرع للخلايا غير العصبية. وبعد عشرة أيام من التعرض، يمكن الكشف عن الخلايا النجمية باستخدام البروتين الحمضي الليفي الدبقي (GFAP)، وهو مؤشر خاص بالخلايا الدبقية. إلى جانب تمايزها إلى خلايا عصبية وخلايا نجمية ، يمكن لخلايا P19 أن تتمايز أيضًا إلى خلايا قليلة التغصن ، والتي يمكن الكشف عنها باستخدام مؤشرات محددة، مثل البروتين السكري المرتبط بالميالين وإنزيم فوسفودايستراز 2'،3'-النيوكليوتيد الحلقي 3' . علاوة على ذلك، نمت الخلايا قليلة التغصن وهاجرت إلى حزم الألياف في أدمغة الفئران عند زرع الخلايا المحفزة بحمض الريتينويك في الدماغ . ^{[ 12 ]} لا يحفز حمض الريتينويك تمايز خلايا P19 فحسب، بل يحفز أيضًا تمايز الخلايا السلفية الأخرى أو الخلايا الجذعية الجنينية . ولأن الخلايا لم تُظهر تعبيرًا فوريًا عن جينات المؤشرات العصبية بعد معالجتها بحمض الريتينويك، فلا بد أن حمض الريتينويك يُفعّل مسارًا ما لمعالجة تمايز الخلايا. استخدمت العديد من الدراسات خلايا P19 للتحقق من الآليات المحفزة بحمض الريتينويك، بما في ذلك توليد الأليل الطافر لجينات مستقبلات حمض الريتينويك ودراسة تعبير جينات المستقبلات وجينات Hox وبروتينات ربط الريتينول أثناء التعرض لحمض الريتينويك. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تشير جميع هذه الدراسات إلى أن خلايا P19 تُعد نموذجًا مخبريًا جيدًا لدراسة آلية عمل الأدوية التي تتداخل مع مسارات خلوية محددة. علاوة على ذلك، وباستخدام قدرة خلايا P19 على تحفيز تكوين الخلايا العصبية بواسطة حمض الريتينويك، بدأ العديد من الباحثين في تحديد آليات التمايز المخبري لتكوين الخلايا العصبية أو الدبقية. وقد تم دراسة العديد من المسارات ذات الصلة، بما في ذلك مسار Wnt/β-catenin ومسار Notch ومسار Hedgehog ، إما باستخدام التعبير الجيني أو توليد أليلات للجينات ذات الصلة. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

كما هو الحال مع حمض الريتينويك، فإن تحفيز التمايز بواسطة ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) لا يقتصر على خلايا P19، بل قد يحفز أيضًا خلايا الورم الأرومي العصبي ، وخلايا سرطان الرئة، وخلايا ES الفأرية. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} عند تركيز 0.5-1%، حثّ DMSO خلايا P19 على التجمع ومعالجة أنواع الخلايا المتوسطة والداخلية. ^{[ 1 ] [ 10 ] [ 21 ]} لا تزال الآلية الخلوية التي تحدث أثناء التجمع والتمايز غير مفهومة تمامًا. مع ذلك، أظهرت بعض الدراسات أن التواصل الخلوي يلعب دورًا هامًا في تمايز العضلات في خلايا P19، مما قد يفسر سبب حاجة الخلايا إلى التجمع أولًا لمعالجة تمايز العضلات. ^{[ 6 ]} بهدف توضيح آلية تكوين العضلات في خلايا P19، وُجد أن العديد من عوامل النسخ القلبية النوعية، بما في ذلك GATA-4 وMEF2c وMsx-1 وNkx2.5 وMHox وMsx-2 وMLP، تتغير أثناء التمايز. ^{[ 6 ]} وقد أظهرت التقارير أن GATA-4 وNKx2.5 وMEF2c قد ارتفعت مستوياتها بعد التحفيز باستخدام DMSO. ^{[ 22 ] [ 23 ]} في السنوات الأخيرة، استُخدمت خلايا P19 أيضًا في دراسة آلية تمايز القلب وتكوين العضلات. ويُعد مسار بروتينات تكوين العظام (BMPs) المسار الإشاري الرئيسي المتأثر ، وهو المسار الإشاري الأكثر دراسة في خلايا P19. من خلال إنتاج سلالة الخلايا P19CL6noggin، التي تُفرط في التعبير عن مُضاد BMP، نوغين ، وجد الباحثون أن الخلايا الطافرة لم تتمايز إلى خلايا عضلة قلبية عند معالجتها بـ 1% من ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)، مما يشير إلى أن بروتينات BMP ضرورية لتكوين خلايا عضلة القلب في هذا النظام. كما قدموا أدلة تُظهر أهمية TAK1 وNkx-2.5 وGATA-4 في مسار إشارات BMP المُحفز لتكوين خلايا عضلة القلب . ^{[ 24 ]}

تُوفر خلايا P19 تكوينًا قيّمًا للخلايا العصبية والعضلية في المختبر. ونظرًا لسهولة الحفاظ على خلايا P19 وزراعتها مقارنةً بأنواع الخلايا الجذعية الجنينية الأخرى، فإنها تُعد نموذجًا مناسبًا لإجراء دراسات النمو في المختبر. وتتيح تقنيات التلاعب بهذا النوع من الخلايا للتعبير عن جينات معينة أو تعطيلها إجراء دراسة تفصيلية لمسارات الإشارات، والجوانب الوظيفية، وتنظيم التعبير البروتيني في تكوين العضلات والخلايا العصبية. كما يُمكن أن تُسهم الأبحاث المُوسّعة في توضيح المراحل اللاحقة من نمو القلب أو الدماغ ونضجهما.

• فاندرهايدن، م؛ ديفيز، ل (2003). "واحد وعشرون عامًا من خلايا P19: ما علمنا إياه خط خلايا سرطان جنيني عن تمايز خلايا عضلة القلب" . أبحاث القلب والأوعية الدموية . 58 (2): 292-302 . doi : 10.1016/S0008-6363(02)00771-X . PMID 12757864 . 
• مدخل Cellosaurus للصفحة 19