Einleitung

Die MC38-Zelllinie – auch bekannt als MCA-38, MCA 38, MCA38, MC-38, MC-38 B/6, Mouse Colon 38, Colon 38, Colon-38, Colon38, Murine Carcinoma-38 und C38 (Cellosaurus-Zugangsnummer CVCL_B288) – ist eines der am häufigsten verwendeten Mausmodelle in der Forschung zu Darmkrebs und Immunonkologie. Der Ausgangstumor wurde bei C57BL/6-Mäusen durch das Karzinogen 1,2-Dimethylhydrazin (DMH) induziert und 1975 von Corbett und Kollegen beschrieben. [1]; die Zelllinie wurde anschließend 1976 von Tan, Holyoke und Goldrosen in Kultur etabliert [2]. Aufgrund ihrer syngenen Kompatibilität mit C57BL/6-Mäusen, ihrer hohen Mutationslast und ihres Ansprechens auf Immun-Checkpoint-Inhibitoren sind MC38-Zellen zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Erforschung von Kolonkarzinomen, Krebsimpfstoffen, CD8-positive T-Lymphozyten-Reaktionen, tumorassoziierte Makrophagen sowie die Biologie des PD-1-Signalwegs (Programmed Cell Death 1-Rezeptor) zu untersuchen. Das Modell bildet weiterhin die Grundlage für Fortschritte in der Krebsimmuntherapie, der Gentherapie und der Entdeckung von Neoantigenen.

Das Wichtigste auf einen Blick

• MC38 ist eine Zelllinie eines murinen Kolonadenokarzinoms, die mit dem Mausstamm C57BL/6 syngen ist und aus einem durch DMH induzierten Tumor gewonnen wurde.
• Die Zelllinie weist eine hohe Mutationslast auf und exprimiert Neoantigene, die von CD8-positiven T-Lymphozyten erkannt werden – welche Neoantigene jedoch vorhanden sind, hängt von der Sublinie ab (siehe unten).
• MC38 reagiert empfindlich auf Immun-Checkpoint-Inhibitoren und ist daher ein weit verbreitetes Modell für die Erforschung des PD-1/PD-L1-Signalwegs.
• Das Modell wurde in großem Umfang bei der Entwicklung von Krebsimpfstoffen, in der Zytokin-Gentherapie sowie in der Tumorimmunologie eingesetzt.
• Zwischen den MC38-Sublinien aus verschiedenen Repositorien bestehen erhebliche genomische und transkriptomische Unterschiede. Die bekannten Neoepitope Rpl18 und Adpgk sind in der Leiden-Sublinie (MC38-L) vorhanden, fehlen jedoch in der Kerafast/NCI-Sublinie (MC38-K), die daher von den entsprechenden T-Zellen nicht erkannt wird. Eine sorgfältige Beschaffung und Dokumentation der Herkunft sind unerlässlich. [3]
• Es stehen zahlreiche gentechnisch veränderte Derivatlinien (Knockout, Reporter, Überexpression) zur Verfügung, die die experimentelle Vielseitigkeit des Modells erweitern.

Was ist MC38?

MC38 ist eine transplantierbare Kolonadenokarzinom-Zelllinie mausartigen Ursprungs, die in der Cellosaurus-Datenbank als Krebszelllinie klassifiziert ist (CVCL_B288). Die Linie wurde von einer weiblichen C57BL/6-Maus unbekannten Alters gewonnen, die ein Kolonadenokarzinom aufwies (Maus-Kolonadenokarzinom, NCIt C120044). Corbett und Kollegen induzierten im Rahmen einer systematischen Initiative zur Etablierung transplantierbarer Kolontumormodelle für Chemotherapie-Assays 82 Kolontumoren bei vier Inzuchtmausstämmen; vier Tumoren überlebten die erste Transplantation und wurden in serielle Passagen überführt [1]. Tan, Holyoke und Goldrosen beschrieben anschließend Methoden zur selektiven Kultivierung der MCA-38-Zelllinie in vitro und stellten fest, dass fibroblastoide Elemente durch Trypsinbehandlung entfernt werden konnten, um eine stabile Epithelzellpopulation zu erhalten [2]. Cellosaurus gibt für MC38 eine Verdopplungszeit von 24,3 Stunden an [4], und die Zelllinie wird als Adhäsionskultur kultiviert. Die Omics-Charakterisierung umfasste eine Ganzexom-Sequenzierung, Transkriptomik mittels Microarray und RNA-Seq, Proteomik des MHC-Klasse-I-Peptidoms, SNP-Array-Analyse sowie die Sequenzierung des mitochondrialen Genoms. (Cellosaurus erfasst den Peptidom-Eintrag unter der generischen Bezeichnung „HLA-Klasse-I-Peptidom“; murine Zellen präsentieren Peptide auf H-2-Molekülen, nicht auf HLA-Molekülen.)

Informationen zur MC38-Zellkultur

Hinweis zu sublinienspezifischen Bedingungen: Das oben genannte Medium entspricht den für die von Kerafast/NCI abgeleitete Sublinie (MC38-K) beschriebenen Kulturbedingungen. Die Leiden-Sublinie (MC38-L) wird in IMDM mit 8 % FBS, 2 mM L-Glutamin und 50 µM 2-Mercaptoethanol kultiviert. [3]. Die Nutzer sollten die von ihrem Anbieter festgelegten Bedingungen beachten.

Vorteile der MC38-Zellen

Eine der größten Stärken von MC38-Zellen ist ihre syngene Kompatibilität mit dem weit verbreiteten C57BL/6-Mausstamm. Diese Kompatibilität ermöglicht es Forschern, Tumor-Immun-Wechselwirkungen in einem vollständig immunkompetenten Wirt zu untersuchen und so die Störfaktoren einer Immundefizienz zu vermeiden, die den translationalen Wert von Xenotransplantatmodellen einschränken. Das intakte Immunsystem ermöglicht eine gründliche Untersuchung der CD8-positiven T-Lymphozyten-Reaktionen, der Biologie tumorassoziierter Makrophagen, der Aktivität natürlicher Killerzellen sowie des gesamten Spektrums der adaptiven und angeborenen Antitumorimmunität.

Da der elterliche Tumor chemisch mit DMH induziert wurde, weist MC38 eine hohe Tumor-Mutationslast auf und exprimiert immunogene Neoantigene, die durch Ganzexom-Sequenzierung und MHC-Klasse-I-Peptidom-Analyse charakterisiert wurden. [5]. Aufgrund dieses neoantigenreichen Hintergrunds spricht das Modell auf Immun-Checkpoint-Inhibitoren an, die auf den Programmierten-Zelltod-1-Rezeptor-Signalweg abzielen [3], was ein Grund dafür ist, dass sie häufig als Analogon für die hypermutierte Untergruppe menschlicher kolorektaler Karzinome verwendet wird, die auf solche Therapien ansprechen. Aufgrund ihrer Ansprechen auf Immuntherapien hat sich diese Zelllinie zu einem der Standardwerkzeuge in der präklinischen Forschung zur Bewertung neuartiger Kombinationen von Immun-Checkpoint-Inhibitoren und Krebsimpfstoffen entwickelt. Beachten Sie, dass die spezifischen vorhandenen Neoantigene von der verwendeten Sublinie abhängen [3].

Ein umfangreiches Ökosystem aus gentechnisch veränderten MC38-Derivatlinien erweitert den Anwendungsbereich des Modells noch weiter. Knockout-Linien, die auf Immunregulatoren wie PD-L1 (Cd274), B2m und CD47 abzielen, sowie Reporterlinien, die Luciferase oder fluoreszierende Proteine exprimieren, sind in Cellosaurus als Derivate von CVCL_B288 katalogisiert und bieten fertige Werkzeuge für mechanistische und In-vivo-Bildgebungsstudien. Eine Verdopplungszeit von etwa 24 Stunden [4] ermöglicht einen effizienten Versuchsdurchsatz und die Eignung der Zelllinie für genetische Manipulationen – mittels Lentiviren [12], Retrovirus [10], sowie Elektroporation [3] — wurde in zahlreichen veröffentlichten Studien nachgewiesen.

Einschränkungen der MC38-Zellen

Eine entscheidende Einschränkung des MC38-Modells ist die nachgewiesene Heterogenität zwischen Sublinien unterschiedlicher Herkunft. In einer Studie aus dem Jahr 2023 führten Schrörs und Kollegen eine vergleichende Exom- und Transkriptomsequenzierung von MC38-Zellen aus der Kerafast-Sammlung (Herkunft: NCI/NIH, MC38-K) sowie aus der Sammlung des Medizinischen Zentrums der Universität Leiden (MC38-L) und stellte erhebliche Unterschiede hinsichtlich der Mutationsprofile, der Ploidie und der Neoantigen-Expression fest [3]. MC38-L wies etwa 1,3-mal mehr Einzelnukleotidvarianten sowie kleine Insertionen und Deletionen auf als MC38-K, nur 35,3 % der nicht-synonymen Varianten und 5,4 % der Fusionsgen-Ereignisse waren gemeinsam, und die abgeleitete Ploidie betrug zwei für MC38-K gegenüber fünf für MC38-L. Entscheidend ist, dass die gut charakterisierten Neoepitope Rpl18 und Adpgk bei MC38-K fehlten, sodass gegen sie gebildete T-Zellen MC38-L erkannten und abtöteten, MC38-K jedoch nicht. Ergebnisse, die mit einer MC38-Sublinie erzielt wurden, sind daher möglicherweise nicht mit Zellen aus einer anderen Quelle reproduzierbar.

Allgemeiner betrachtet hat die SNP-Array-Analyse das Problem der Aneuploidie und der Kreuzkontamination bei häufig verwendeten Mauszelllinien deutlich gemacht; MC38 war eine von 99 Linien, die in diesem Panel enthalten waren, von denen 15 erheblich von ihrem angegebenen genetischen Hintergrund abwichen. [6]. Die Studie berichtet zwar nicht von einem konkreten Authentifizierungsfehler bei MC38, zeigt jedoch, dass die STR-Profilierung allein möglicherweise nicht ausreicht, um von demselben Inzuchtstamm abgeleitete Sublinien voneinander zu unterscheiden, und dass sie karyotypische Veränderungen nicht aufdeckt. Forscher, die mit MC38 arbeiten, sollten strenge Authentifizierungsmethoden anwenden und die genaue Herkunft der in jeder Studie verwendeten Zellen dokumentieren.

Bei der Terminologie rund um die Immunogenität von MC38 ist Vorsicht geboten. In Veröffentlichungen aus den 1990er Jahren und den frühen 2000er Jahren wird MC38 regelmäßig als „schlecht“ oder „schwach“ immunogener Tumor beschrieben, da unmodifizierte Zellen in immunkompetenten C57BL/6-Mäusen progressiv wachsen [10] [11] [19]. In der aktuellen Literatur zur Immunonkologie wird stattdessen die hohe Mutationslast und die Empfindlichkeit gegenüber Checkpoint-Inhibitoren hervorgehoben [3]. Beide Beschreibungen sind in ihrem jeweiligen Kontext zutreffend, und die Leser sollten sie nicht als widersprüchlich betrachten.

Als chemisch induzierter Maus-Tumor weist MC38 nicht die für den menschlichen Dickdarmkrebs typische Sequenz der treibenden Mutation auf. Cellosaurus enthält keinen kuratierten Eintrag zu Sequenzvariationen für diese Linie, doch das Fehlen einer Annotation ist kein Beweis dafür, dass keine Treibermutationen vorliegen: Schrörs und Kollegen haben beispielsweise eine Smad4-Mutation in MC38-L nachgewiesen, die in MC38-K nicht vorhanden war. [3]. Da sich die beiden Unterlinien so stark voneinander unterscheiden, sollten pauschale Aussagen über „die“ Mutationslandschaft von MC38 vermieden werden, und Forscher sollten den Genotyp ihres eigenen Stamms überprüfen. Schließlich enthält der Eintrag zu Cellosaurus einen Hinweis zur Vorsicht bezüglich eines veröffentlichten MCA38-Mitochondriengenoms: Bei der hinterlegten Sequenz (KM820832.1) handelt es sich um eine Rattensequenz, die als aus dem „Rattenisolat 406“ stammend gekennzeichnet ist, obwohl MC38 murinen Ursprungs ist [7], was verdeutlicht, wie wichtig es ist, die zu dieser Linie veröffentlichten Sequenzdaten zu überprüfen.

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Anwendungsbereiche von MC38-Zellen

Krebsimmuntherapie und Forschung zu Immun-Checkpoints

Das MC38-Modell hat sich aufgrund seiner hohen Mutationslast und seiner Empfindlichkeit gegenüber einer PD-1/PD-L1-Blockade zu einem Eckpfeiler der Forschung zu Immun-Checkpoint-Inhibitoren entwickelt. Yadav und Kollegen nutzten MC38 zusammen mit einem zweiten Mausmodell, um eine Pipeline aus Massenspektrometrie und Exomsequenzierung zur Vorhersage immunogener Tumormutationen zu entwickeln und zu validieren. Von den mehr als 1.300 identifizierten Aminosäureveränderungen wurde bei etwa 13 % eine Bindung an MHC-Klasse-I-Moleküle vorhergesagt, wobei ein kleiner Teil davon durch Massenspektrometrie bestätigt wurde; Strukturmodellierungen deuteten darauf hin, dass die dem Lösungsmittel ausgesetzten Mutationen die immunogenen waren, und die Impfung von Mäusen bestätigte, dass jedes vorhergesagte Peptid therapeutisch aktive T-Zell-Reaktionen auslöste [5]. Diese bahnbrechende Studie etablierte MC38 als Referenzsystem für die Entdeckung von Neoantigenen und trug dazu bei, Prinzipien zu definieren, die heute bei der Entwicklung personalisierter Krebsimpfstoffe angewendet werden.

Auch die Forschung zur glykanvermittelten Immunregulation stützte sich auf MC38. Cornelissen und Kollegen nutzten CRISPR/Cas9, um das Gen CMAS auszuschalten, das für ein Schlüsselenzym des Sialylierungsweges kodiert, und unterbanden damit vollständig die Expression von Sialinsäure auf der Zelloberfläche [8]. Entgegen den Erwartungen wuchsen diese vollständig desialylierten MC38-Zellen in vivo deutlich schneller als die Kontrollen, wiesen eine verringerte Häufigkeit von CD8-positiven T-Zellen im Tumor auf und induzierten auf antigenunabhängige Weise die Apoptose von CD8-positiven T-Zellen. Eine geringe CMAS-Expression korrelierte zudem mit einem kürzeren rezidivfreien Überleben in einer Kohorte von Patienten mit kolorektalem Karzinom. Die Arbeit dient daher als Warnung vor therapeutischen Strategien, die auf die Aufhebung der Tumorsialylierung abzielen, und positioniert MC38 als wertvolles System zur Untersuchung von Glykan-Immun-Wechselwirkungen.

Die PD-L1-Bildgebung mit neuartigen PET-Tracern stellt eine weitere aktive Anwendungsmöglichkeit dar. Zwei lineare peptidbasierte Radiotracer, [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201 und dessen Dimer HKP2202, wurden in Mausmodellen mit MC38-Kolonkarzinom- und B16F10-Melanom-Allotransplantaten validiert, wobei die PD-L1-Expression durch Immunfluoreszenz und Immunhistochemie sowohl in den Zelllinien als auch in deren Tumoren bestätigt wurde [9]. Kompetitive Bindungs- und Blockierungsstudien bestätigten die Zielspezifität, und die PET-Bildgebung sowie die ex-vivo-Biodistribution zeigten eine bemerkenswerte Tumoraufnahme bei schneller Clearance aus dem Blut und den Hauptorganen. Das MC38-Allotransplantat stellte somit eine der Referenzplattformen für die Bewertung der Tracer-Spezifität in der translationalen Entwicklung der nicht-invasiven Immun-Checkpoint-Bildgebung dar.

Zytokin-Gentherapie und modifizierte extrazelluläre Vesikel

MC38-Zellen wurden in großem Umfang als schwach immunogenes Modell zum Testen von zytokinbasierten Gentherapiestrategien eingesetzt. Hiroishi und Kollegen zeigten, dass die Transduktion von MC38-Zellen mit einem Interferon-alpha (IFN-α)-Gen bei 13 von 15 immunkompetenten Mäusen zur Abstoßung der modifizierten Zellen führte, und dass die Vermischung von IFN-α- und CD80-transduzierten Zellen synergistische Antitumorwirkungen hervorrief, wobei bei 14 von 15 Tieren eine Abstoßung auftrat [10]. Eguchi und Kollegen erweiterten diese Arbeit durch einen direkten Vergleich der IFN-α- und Interleukin-12 (IL-12)-Gentherapien in MC38 und stellten fest, dass IFN-α tumorspezifische zytotoxische T-Lymphozyten-Reaktionen und eine langanhaltende Immunität induzierte, während IL-12 in erster Linie eine unspezifische Zelltötung stimulierte, an der sowohl CD8-positive T-Zellen als auch natürliche Killerzellen beteiligt waren [11].

Rossowska und Kollegen leisteten einen entscheidenden Beitrag auf diesem Gebiet, indem sie MC38-Zellen so modifizierten, dass sie extrazelluläre Vesikel (EVs) freisetzten, die mit immunstimulierender Fracht beladen waren [12]. Mithilfe lentiviraler Vektoren erzeugten die Autoren MC38-Sublinien, die murines IL-12 überexprimierten, shRNA gegen TGF-β1 exprimierten oder beides, und zeigten, dass die genetische Modifikation der Elternzellen ein wirksamer Weg ist, um die Moleküle von Interesse sowohl in tumorabgeleitete Exosomen als auch in Mikrovesikel einzubringen. Modifizierte Exosomen hemmten das Tumorwachstum bei Mäusen mit subkutanen MC38-Tumoren, während Exosomen aus unmodifizierten Zellen dies nicht taten. Die nachhaltigste Wirkung erforderte die Kombination mit Impfstoffen auf Basis dendritischer Zellen, die die Antitumorimmunität wiederherstellten und eine systemische Th1-Reaktion induzierten [12]. Die Studie etablierte modifizierte, von MC38 stammende Exosomen als Adjuvans, das eine spezifische Antitumorantwort unterstützen kann, und nicht als eigenständigen Impfstoff.

Auch Exosomen aus mesenchymalen Stromazellen wurden im Zusammenhang mit MC38 untersucht. Xing und Kollegen unterdrückten GARP in mesenchymalen Stromazellen und zeigten, dass Exosomen aus diesen Zellen (siGARP-MSC) die Proliferation, Migration und Invasion von MC38 in vitro hemmten, die IL-6-Sekretion reduzierten und den JAK1/STAT3-Signalweg teilweise inaktivierten [13]. Dies weist auf eine parakrine Achse zwischen Stromazellen und Tumorzellen hin, die therapeutisch ins Visier genommen werden könnte, auch wenn sich die Erkenntnisse bislang auf Zellkulturen beschränken. Zusammengenommen veranschaulichen diese Studien die Vielseitigkeit des MC38-Modells für die Bewertung zellfreier und vesikelbasierter immuntherapeutischer Strategien.

Tumorimmunologie, Adhäsion und Immunevasion

Die Interaktion zwischen T-Lymphozyten und MC38-Tumorzellen war Gegenstand detaillierter mechanistischer Untersuchungen. MacKenzie, Hoskin und Blay berichteten erstmals, dass die Adhäsion von Anti-CD3-aktivierten T-Zellen an MCA-38-Zellen hauptsächlich über das Integrin VLA-4 (α4β1) vermittelt wurde, und dass sie durch Proteintyrosinkinase- und Proteinkinase-C-Signalwege gefördert, während sie durch cAMP-abhängige Signalwege unterdrückt wurde, wobei sich der Regulationsmechanismus vorwiegend in der Effektorzelle befand [14]. Eine spätere Studie derselben Gruppe präzisierte dieses Bild: Antikörper gegen α4 oder β7 bzw. gegen VCAM-1 auf den Tumorzellen unterdrückten die Adhäsion, während Anti-β1-Antikörper dies nicht taten, wodurch α4β7–VCAM-1 als dominanter Signalweg identifiziert wurde. Diese Arbeit zeigte zudem, dass Adenosin, ein in hypoxischen Tumormikroumgebungen reichlich vorhandenes Nukleosid, die T-Zell-Adhäsion spezifisch durch Blockierung der α4β7-Funktion unterdrückt [15]. Leser sollten beachten, dass die beiden Arbeiten derselben Wechselwirkung unterschiedliche β-Untereinheiten zuordnen.

Die Rolle von natürlichen Killerzellen bei der Kontrolle der MC38-Lebermetastasierung wurde sowohl bei immunkompetenten als auch bei immundefizienten Wirten untersucht. Cohen und Kollegen injizierten aus der Leber stammende MCA-38 (LD-MCA-38)-Zellen aus der Leber in die Ileokolikvene und stellten fest, dass konventionelle C57BL/6-Mäuse die Tumorzellen in der Leber zurückhielten und Leberherde entwickelten, während athymische Nacktmäuse etwa 60 % der markierten Zellen innerhalb von 24 Stunden eliminierten und keine Leberläsionen entwickelten [16]. Nicht-parenchymale Leberzellen von Nude-Mäusen oder mit Poly(I:C) behandelten Mäusen – nicht jedoch von unbehandelten konventionellen Mäusen – wirkten zytotoxisch auf LD-MCA-38, und die dafür verantwortliche Population war nicht adhärent und Asialo-GM1 (AsGM1)-positiv; eine Behandlung mit Anti-AsGM1 hob diesen Schutz auf. Volpe und Kollegen erweiterten diese Erkenntnisse und zeigten, dass eine Depletion entweder mit Anti-AsGM1 oder Anti-NK1.1 die Anzahl der Leberherde deutlich erhöhte und die Überlebenszeit verkürzte, während die Depletion von T-Zellen durch Anti-Thy1.2 die Herde signifikant reduzierte, was darauf hindeutet, dass NK-Zellen und nicht T-Zellen die primären Effektorzellen sind, die die Lebermetastasierung von LD-MCA-38 verhindern [17]. Johnkoski und Kollegen wiesen darüber hinaus nach, dass ein einzelner Leberherd von LD-MCA-38, der durch Injektion unter die Leberkapsel erzeugt wurde, die zytotoxische und proliferative Funktion der nicht-parenchymalen Leberzellen verstärkte, den Anteil an CD8-positiven und γδ-T-Zellen erhöhte sowie die Interleukin-6- und Tumornekrosefaktor-Spiegel ansteigen ließ [18].

Krebsimpfstoffe und Antigenidentifizierung

MC38-Zellen haben sich als zuverlässige Plattform für die Entwicklung und den Vergleich von Impfstrategien mit ganzen Tumorzellen bewährt. Hodge und Schlom verglichen retrovirale und Pockenvirus-(Vaccinia-)Vektoren für die Übertragung des kostimulatorischen Moleküls B7-1 auf MC38-Zellen [19]. Beide Vektoren induzierten eine gleichwertige B7-1-Oberflächenexpression und einen gleichwertigen Schutz vor einer Infektion mit nativen MC38-Zellen 14 Tage später. Bei einer erneuten Infektion nach 40 Tagen war der retrovirale Impfstoff jedoch weniger wirksam, und gegenüber etablierten Lungenmetastasen war der Impfstoff auf Vaccinia-Vektorbasis signifikant überlegen (P = 0,0351; P = 0,024 bei Vaccinia-immunen Mäusen; P = 0,0014 in der kombinierten Analyse). Die Studie kam zu dem Schluss, dass ein auf einem Pockenvirus basierender Ganztumorzell-Impfstoff mindestens ebenso wirksam wie – und manchmal sogar wirksamer als – sein retrovirales Pendant ist – eine Erkenntnis, die die anschließende klinische Umsetzung von auf Pockenviren basierenden Krebsimpfstoffen beeinflusste. Lorenz und Kollegen verwendeten MC38-Zellen, die mit einem rekombinanten Vacciniavirus infiziert waren, das für murines LFA-3 (CD48), um zu zeigen, dass die induzierte LFA-3-Expression die T-Zell-Proliferation, -Adhäsion und -Zytotoxizität in vitro verstärkte und das Tumorwachstum in syngenen C57BL/6-Mäusen vollständig verhinderte, wobei ein teilweiser Schutz gegen eine spätere Infektion mit nicht infizierten Elternzellen bestand [20].

Die Identifizierung von Tumorantigenen mittels des SEREX-Ansatzes wurde von Hampton und Kollegen auf MC38 angewendet, die C57BL/6-Mäuse mit MC38-Zellen immunisierten und eine von MC38 abgeleitete Expressionsbibliothek mit Immunseren durchsuchten [21]. Dieser Ansatz identifizierte das endogene Hüllprotein (env) des ekotropen Leukämievirus und das murine ATRX-Protein als potenzielle Tumorantigene, wodurch das Repertoire bekannter muriner tumorassoziierter Antigene erweitert und Werkzeuge für mechanistische Impfstoffstudien bereitgestellt wurden. Takeda und Kollegen erzeugten Fusionszellen aus MC38-Tumorzellen und dendritischen Zellen, darunter auch aus tumortragenden Wirten isolierte dendritische Zellen, und zeigten, dass eine Impfung mit beiden Präparaten eine gleichermaßen hohe zytolytische Aktivität der Milzzellen gegen MC38 induzierte und etablierte MC38-Lungenmetastasen signifikant unterdrückte [22].

Ein eigenständiger Ansatz der Gentherapie nutzte die Immunität gegen das α(1,3)-Galactosyl (αGal)-Epitop. Unfer und Kollegen infizierten α(1,3)-Galactosyltransferase (αGT)-Knockout-Mäuse, denen – wie dem Menschen – das Epitop fehlt und die Anti-Gal-Antikörper bilden können, mit αGal-exprimierenden MC38-Darmkrebszellen [23]. Mäuse, die mit Kaninchen-Erythrozyten immunisiert wurden, entwickelten Anti-αGal-Titer, die denen im menschlichen Serum nahekamen – vorwiegend IgG1 und IgG3 – und zeigten im Vergleich zu nicht immunisierten Knockout- und Wildtyp-Kontrollen ein verbessertes Überleben und ein verlangsamtes Tumorwachstum. Die Studie liefert einen In-vivo-Proof-of-Concept für αGT als Suizidgen in der Gentherapie bei kolorektalem Karzinom; die komplementvermittelte Lyse von αGal-transduzierten Zellen war zuvor in vitro unter Verwendung von menschlichem Serum nachgewiesen worden.

Neue therapeutische Strategien und Arzneimitteltests

MC38-Zellen wurden eingesetzt, um eine Reihe pharmakologischer und physikalischer Behandlungsmethoden gegen kolorektalen Krebs zu bewerten. Kuriyama und Kollegen zeigten, dass die Elektropermeabilisierung die Empfindlichkeit von murinen kolorektalen Krebszellen, einschließlich MC38, gegenüber Bleomycin in vitro deutlich erhöhte, jedoch nicht gegenüber 5-Fluorouracil oder Cisplatin [24]. In den begleitenden In-vivo-Experimenten führte die Elektrochemotherapie mit Bleomycin oder Cisplatin bei fünf bzw. vier von acht Tieren zu einer vollständigen Rückbildung subkutaner Kolorektaltumoren – ein Effekt, der auf eine erhöhte intratumorale Wirkstoffakkumulation zurückzuführen war; der veröffentlichte Bericht gibt nicht an, welche der beiden Zelllinien für diese Transplantate verwendet wurde. Manome und Kollegen verwendeten MC38-Zellen, um zu zeigen, dass durch Ultraschall vermittelter Gentransfer nackte Plasmid-DNA sowohl in vitro als auch in MC38-Tumoren, die in syngenen Mäusen wuchsen, in Kolonkarzinomzellen transfizieren konnte, womit sie die Machbarkeit der mechanischen Insonation als nicht-virale Gentransfertechnik demonstrierten [25].

Carboran-substituierte Diclofenac-Prodrugs wurden unter Verwendung des MC38-Modells neu bewertet. Unter einer neu entwickelten Reihe beseitigte ein zwitterionisches Amidin mit einem Nido-Cluster die Lebensfähigkeit der MC38-Zellen bereits im niedrigen Mikromolarbereich, wobei es hauptsächlich durch eine starke Hemmung der Zellteilung und eine mäßige Apoptose wirkte, begleitet von einem Abbau reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies, während Diclofenac selbst und die mit Carboran substituierten Oxindole nicht zytotoxisch waren [26]. Auch bei optogenetischen Ansätzen wurden MC38-Zellen eingesetzt: MC38- und B16F10-Zellen, die das lichtgesteuerte, nach außen gerichtete Protonenpumpenprotein Archaerhodopsin-3 (AR3) exprimierten, erlagen bei Bestrahlung mit grünem Licht einem apoptotischen Zelltod, und AR3-exprimierende Tumore, die in C57BL/6-Mäuse transplantiert wurden, zeigten nach der Bestrahlung eine deutliche Schrumpfung oder ein gehemmtes Wachstum [27]. Park und Kollegen verwendeten MC38-Zellen als Kontrollen für das Kolonkarzinom in einer auf Melanome ausgerichteten Gentherapie-Studie, wobei sie Melanozyten-spezifische Promotor-/Enhancer-Konstrukte nutzten, die mit dem Purinnukleosidphosphorylase-Gen von Escherichia coli verknüpft waren; 96 % der MC38-Zellen blieben nach der Prodrug-Behandlung lebensfähig, was die gewebebeschränkte Expression bestätigte [28].

Schlussfolgerung

MC38-Zellen nehmen eine zentrale Stellung in der Forschung zu kolorektalem Karzinom und in der Immunonkologie ein. Ihre syngene Kompatibilität mit C57BL/6-Mäusen, ihre hohe Mutationslast, ihr reichhaltiges Neoantigen-Spektrum und ihre Empfindlichkeit gegenüber Immun-Checkpoint-Inhibitoren machen sie insgesamt zu einem der aussagekräftigsten präklinischen Modelle für die Untersuchung von Kolonneoplasmen, CD8-positive T-Lymphozyten-Reaktionen, tumorassoziierte Makrophagen, Krebsimpfstoffe und die Biologie des PD-1-Rezeptor-Signalwegs. Jahrzehntelange veröffentlichte Arbeiten haben das Modell in den Bereichen Gentherapie, Adhäsionsbiologie, Lebermetastasen und Bewertung neuartiger Medikamente validiert, während neuere Studien unter Einsatz extrazellulärer Vesikel, PET-Bildgebung und Optogenetik seine translationale Relevanz weiter ausbauen. Angesichts der dokumentierten Unterschiede zwischen den Sublinien sollte die Herkunft für jede Studie dokumentiert und der Genotyp überprüft werden. Forscher, die ein zuverlässiges, gut charakterisiertes Mausmodell für kolorektales Karzinom benötigen, können MC38-Zellen direkt unter cytion.com bestellen oder sich dort erkundigen.

Wichtige Veröffentlichungen

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ, et al. (1975) Zusammenhänge bei der Tumorinduktion bei der Entwicklung transplantierbarer Kolonkarzinome bei Mäusen für Chemotherapie-Assays, mit einem Hinweis auf die Struktur von Karzinogenen. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) Adenokarzinome des Kolons bei Mäusen: Methoden zur selektiven In-vitro-Kultur. Journal of the National Cancer Institute 56:871–873. PMID: 1255804 · DOI: 10.1093/jnci/56.4.871
3. Schrörs B, Hos BJ, Yildiz IG et al. (2023) MC38-Kolorektaltumorzelllinien aus zwei verschiedenen Quellen weisen erhebliche Unterschiede im Transkriptom, im Mutanom und in der Neoantigen-Expression auf. Frontiers in Immunology 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A, et al. (2005) Maus-Kolonkarzinomzellen, die für eine hohe Inzidenz experimenteller Lebermetastasen etabliert wurden, zeigen ein beschleunigtes und ankerunabhängiges Wachstum. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT et al. (2014) Vorhersage immunogener Tumormutationen durch Kombination von Massenspektrometrie und Exomsequenzierung. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z, et al. (2014) Die SNP-Array-Profilierung von Mauszelllinien identifiziert deren Ursprungsstämme und deckt Kreuzkontaminationen sowie weit verbreitete Aneuploidie auf. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY et al. (2016) Sequenz des gesamten mitochondrialen Genoms einer MCA38-Zelllinie aus dem kolorektalen Karzinom der Ratte. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — siehe den Hinweis im Cellosaurus-Eintrag CVCL_B288.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC et al. (2019) Eine Störung des Sialinsäurestoffwechsels fördert das Tumorwachstum durch eine verstärkte Apoptose von CD8+-T-Zellen. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J, et al. (2023) Auf linearen Peptiden basierende PET-Tracer zur Bildgebung von PD-L1 in Tumoren. Molecular Pharmaceutics 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) Die Interferon-alpha-Gentherapie in Kombination mit CD80-Transduktion reduziert die Tumorigenität und das Wachstum etablierter Tumoren in wenig immunogenen Tumormodellen. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) Interferon-alpha- und Interleukin-12-Gentherapie bei Krebs: Interferon-alpha induziert tumorspezifische Immunantworten, während Interleukin-12 die unspezifische Abtötung stimuliert. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
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Bibliografische Daten und Abstracts stammen aus PubMed. Metadaten zur Zelllinie stammen aus dem Cellosaurus-Eintrag für MC-38 (RRID:CVCL_B288).