Sissejuhatus

MC38 rakuliin — tuntud ka nimetustega MCA-38, MCA 38, MCA38, MC-38, MC-38 B/6, Mouse Colon 38, Colon 38, Colon-38, Colon38, Murine Carcinoma-38 ja C38 (Cellosaurus registreerimisnumber CVCL_B288) – on üks laialdasemalt kasutatavaid hiiremudeleid kolorektaalvähi ja immunoonkoloogia uuringutes. Esialgne kasvaja indutseeriti C57BL/6 hiirtel kantserogeeni 1,2-dimetüülhüdrasiiniga (DMH) ning sellest teatasid Corbett ja kolleegid 1975. aastal [1]; see rakuliin töötati seejärel välja kultuuris Tan, Holyoke ja Goldroseni poolt 1976. aastal [2]. Tänu sünogeensele ühilduvusele C57BL/6 hiirtega, suurele mutatsioonikoormusele ja vastuvõtlikkusele immuunkontrollpunkti inhibiitoritele on MC38-rakud muutunud asendamatuks vahendiks käärsoole kasvajate, vähivaktsiinide, CD8-positiivsete T-lümfotsüütide reaktsioone, kasvajaga seotud makrofaage ja programmeeritud rakusurma 1 retseptori (PD-1) signaalitee bioloogiat. See mudel toetab jätkuvalt edusamme vähki puudutavas immunoteraapias, geeniteraapias ja neoantigeenide avastamises.

Peamised järeldused

• MC38 on hiire käärsoole adenokartsinoomi rakuliin, mis on süngeneetiline hiiretüvega C57BL/6 ja mis on saadud DMH-ga indutseeritud kasvajast.
• Sellel rakuliinil on suur mutatsioonikoormus ja see ekspresseerib neoantigeene, mida tunnistavad CD8-positiivsed T-lümfotsüüdid – kuid millised neoantigeenid on olemas, sõltub alaliinist (vt allpool).
• MC38 on tundlik immuunsüsteemi kontrollpunkti inhibiitorite suhtes, mistõttu on see laialdaselt kasutatav mudel PD-1/PD-L1 signaalitee uurimiseks.
• Seda mudelit on laialdaselt kasutatud vähivaktsiini väljatöötamisel, tsütokiinide geeniteraapias ja kasvajate immunoloogia uuringutes.
• Erinevate hoidlate MC38 alaliinide vahel esinevad märkimisväärsed genoomilised ja transkriptoomilised erinevused. Tuntud neoepitoobid Rpl18 ja Adpgk esinevad Leideni alamliinis (MC38-L), kuid puuduvad Kerafast/NCI alamliinis (MC38-K), mida vastavad T-rakud seetõttu ei tunne ära. Hoolikas hankimine ja päritolu dokumenteerimine on hädavajalikud. [3]
• Saadaval on arvukad geneetiliselt muundatud tüviliinid (knockout, reporter, üleväljendamine), mis laiendavad mudeli eksperimentaalset mitmekülgsust.

Mis on MC38?

MC38 on hiirest pärinev siirdatav käärsoole adenokartsinoomi rakuliin, mis on Cellosaurus-andmebaasis klassifitseeritud vähirakuliinina (CVCL_B288). Liin pärineb määratlemata vanusega emashallist C57BL/6 hiirest, kellel oli käärsoole adenokartsinoom (hiire käärsoole adenokartsinoom, NCIt C120044). Corbett ja kolleegid indutseerisid neljas sissekasvatatud hiiretüves kokku 82 jämesoolevähki osana süstemaatilisest püüdlusest luua siirdatavaid jämesoolevähimudeleid kemoteraapia uuringute jaoks; neli kasvajat jäid pärast esimest siirdamist ellu ja neid hakati järjestikku edasi kasvatama [1]. Tan, Holyoke ja Goldrosen kirjeldasid seejärel meetodeid MCA-38 rakuliini selektiivseks kasvatamiseks in vitro, märkides, et fibroblastilaadseid elemente on võimalik eemaldada tripsiiniga töötlemise teel, et saada stabiilne epiteelirakkude populatsioon [2]. Cellosaurus näitab, et MC38 kahekordistumisaeg on 24,3 tundi [4], ning seda liini kasvatatakse adhesiivkultuurina. Oomikaalane iseloomustamine on hõlmanud kogu eksoomi sekveneerimist, transkriptomikat mikrokiibi ja RNA-seq abil, MHC I-klassi peptidoomi proteoomikat, SNP-kiibi analüüsi ning mitokondriaalgenoomi sekveneerimist. (Cellosaurus registreerib peptidoomi kanded üldnimetuse „HLA I klassi peptidoom” all; hiirrakkudel esinevad peptiidid H-2, mitte HLA molekulidel.)

MC38 rakukultuuri teave

Märkus alaliinispetsiifiliste tingimuste kohta: eespool nimetatud kasvukeskkond vastab Kerafast/NCI-st pärineva alaliini (MC38-K) puhul kirjeldatud kasvatustingimustele. Leideni alamliini (MC38-L) kasvatatakse IMDM-is, millele on lisatud 8% FBS-i, 2 mM L-glutamiini ja 50 µM 2-merkaptoetanooli. [3]. Kasutajad peaksid järgima oma teenusepakkuja poolt kehtestatud tingimusi.

MC38-rakkude eelised

Üks peamisi tugevusi on MC38-rakud on nende süngeneetiline ühilduvus laialdaselt kättesaadava C57BL/6 hiiretüvega. See ühilduvus võimaldab teadlastel uurida kasvaja ja immuunsüsteemi vahelisi vastasmõjusid täielikult immuunkompetentses peremeesorganismis, vältides immuunpuudulikkusest tulenevaid segavaid tegureid, mis piiravad ksenotransplantaadi mudelite rakenduslikku väärtust. Terviklik immuunsüsteem võimaldab põhjalikult hinnata CD8-positiivsete T-lümfotsüütide vastuseid, kasvajaga seotud makrofaagide bioloogiat, looduslike tapjarakkude aktiivsust ning kogu adaptiivse ja kaasasündinud kasvajavastase immuunsuse spektrit.

Kuna vanemkasvaja indutseeriti keemiliselt DMH-ga, on MC38-l kõrge kasvajamutatsioonikoormus ja see ekspresseerib immunogeenseid neoantigeene, mida on iseloomustatud kogu eksoomi sekveneerimise ja MHC I-klassi peptidoomi analüüsi abil [5]. See neoantigeeniderikas taust muudab mudeli tundlikuks immuunkontrollpunkti inhibiitorite suhtes, mis on suunatud programmeeritud rakusurma 1 retseptori signaaliteele [3], mis on üks põhjus, miks seda kasutatakse sageli analoogina inimese kolorektaalvähkide hüpermutatsiooniga alarühmale, mis reageerib sellistele ravimeetoditele. Kuna see rakuliin reageerib hästi immunoteraapiale, on see muutunud üheks standardseks prekliiniliseks vahendiks uute immuunkontrollpunkti inhibiitorite kombinatsioonide ja vähivaktsiinide hindamisel. Tuleb märkida, et esinevad spetsiifilised neoantigeenid sõltuvad kasutatavast alamliinist [3].

Laiaulatuslik geneetiliselt muundatud MC38-derivaatliinide ökosüsteem laiendab mudeli kasutusvõimalusi veelgi. Cellosaurusesse on CVCL_B288 derivaatidena kataloogitud knock-out-liinid, mis on suunatud immuunregulaatoritele, nagu PD-L1 (Cd274), B2m ja CD47, samuti lusiferaasi või fluorestsentsvalke ekspresseerivad reporterliinid, ning need pakuvad valmisvahendeid mehhanistilisteks ja in vivo pildistamisuuringuteks. Kaksinkordistumisaeg on umbes 24 tundi [4] toetab tõhusat eksperimentide läbiviimist ning rakuliini sobivust geneetiliseks manipuleerimiseks – lentiviiruse abil [12], retroviirus [10], ja elektroporatsioon [3] — on tõestatud paljude avaldatud uuringute kaudu.

MC38-rakkude piirangud

MC38-mudeli oluline piirang on dokumenteeritud heterogeensus erinevatest allikatest pärinevate alamliinide vahel. Schrörsi ja kolleegide 2023. aasta uuringus viidi läbi Kerafastist (NCI/NIH päritolu, MC38-K) ja Leideni Ülikooli Meditsiinikeskuse kogust (MC38-L) pärit MC38-rakkude võrdlevat eksoomi- ja transkriptoomi sekveneerimist ning leidis märkimisväärseid erinevusi mutatsiooniprofiilides, ploidsuses ja neoantigeenide ekspressioonis [3]. MC38-L-is esines ligikaudu 1,3 korda rohkem ühe nukleotiidi variante ning väikeseid insertsioone ja deleetsioone kui MC38-K-s, ainult 35,3% mittesünonüümsetest variantidest ja 5,4% fusioonigeenide juhtumitest olid ühised ning järeldatud ploidsus oli MC38-K puhul kaks ja MC38-L puhul viis. Oluline on see, et hästi iseloomustatud neoepitoobid Rpl18 ja Adpgk puudusid MC38-K-st, mistõttu nende vastu tekkinud T-rakud tundsid ära ja hävitasid MC38-L-i, kuid mitte MC38-K-d. Seetõttu ei pruugi ühe MC38 alamliini puhul saadud tulemusi olla võimalik korrata teise allikast pärit rakkudega.

Laiemas plaanis on SNP-mikrokiibi profiilide koostamine toonud esile aneuploidia ja ristsaastumise probleemi levinumate hiire rakuliinide seas; MC38 oli üks 99-st selles paneelis sisalduvast liinist, millest 15 erinesid oluliselt nende kohta avaldatud geneetilisest taustast [6]. Uuringus ei ole märgitud ühtegi konkreetset MC38 autentimise ebaõnnestumist, kuid see näitab, et ainuüksi STR-profiilide analüüsiga ei pruugi olla võimalik eristada samast sissekasvatatud tüvest pärinevaid alaliine ning see ei paljasta kariootüübilisi muutusi. MC38-ga töötavad teadlased peaksid rakendama ranget autentimismeetodeid ja dokumenteerima iga uuringus kasutatud rakkude täpse päritolu.

MC38 immunogeensusega seotud terminoloogiat tuleb kasutada ettevaatlikult. 1990. aastate ja 2000. aastate alguse artiklites kirjeldatakse MC38-t tavaliselt „halvasti“ või „nõrgalt“ immunogeense kasvajana, kuna modifitseerimata rakud kasvavad järk-järgult immuunkompetentsetes C57BL/6 hiirtes [10] [11] [19]. Kaasaegses immuunonkoloogia alases kirjanduses rõhutatakse hoopis selle suurt mutatsioonikoormust ja tundlikkust kontrollpunkti inhibiitorite suhtes [3]. Mõlemad kirjeldused on oma kontekstis täpsed ning lugejad ei peaks neid vastuolulisteks pidama.

Kuna MC38 on keemiliselt indutseeritud hiire kasvaja, ei korda see inimese kolorektaalvähi jaoks tüüpilist juhtmutatsiooni järjestust. Cellosaurus ei sisalda selle liini kohta ühtegi kureeritud järjestusvariatsiooni kirjet, kuid märkuse puudumine ei tähenda, et juhtmutatsioonid puuduvad: näiteks avastasid Schrörs ja kolleegid MC38-L-is Smad4-mutatsiooni, mida MC38-K-s ei esinenud. [3]. Kuna need kaks alamliini erinevad üksteisest nii oluliselt, tuleks vältida üldistavaid väiteid MC38 „mutatsioonimaastiku“ kohta ning teadlased peaksid kontrollima oma isendite genotüüpi. Lõpuks sisaldab Cellosaurus’e artiklit hoiatus seoses avaldatud MCA38 mitokondriaalgenoomiga: hoiule antud järjestus (KM820832.1) on roti järjestus, mis on märgitud pärinevaks „roti isolaadist 406“, hoolimata sellest, et MC38 on hiire päritolu [7], mis näitab, kui oluline on selle liiniga seotud avaldatud järjestusandmete kontrollimine.

Vaata täielikke tehnilisi andmeid ja telli

MC38-rakkude rakendused

Vähki puudutav immunoteraapia ja immuunkontrollpunktide uurimine

MC38-mudel on muutunud immuunkontrollpunktide inhibiitorite uurimise nurgakiviks tänu oma suurele mutatsioonikoormusele ja tundlikkusele PD-1/PD-L1 blokaadi suhtes. Yadav ja kolleegid kasutasid MC38-mudelit koos teise hiiremudeliga, et arendada ja valideerida massispektromeetria-eksoomi sekveneerimise protsessi immunogeensete kasvajamutatsioonide ennustamiseks. Rohkem kui 1300 tuvastatud aminohappe muutuse hulgast ennustati ligikaudu 13% seonduvat MHC I klassiga, millest väike osa kinnitati massispektromeetria abil; struktuurimodelleerimine näitas, et lahustiga kokkupuutunud mutatsioonid olid immunogeensed, ning hiirte vaktsineerimine kinnitas, et iga ennustatud peptiid kutsus esile terapeutiliselt aktiivseid T-rakkude vastuseid [5]. See murranguline uuring kinnistas MC38-i neoantigeenide avastamise etalonisüsteemina ja aitas määratleda põhimõtteid, mida praegu rakendatakse personaliseeritud vähivaktsiinide arendamisel.

Ka glükaanide vahendatud immuunregulatsiooni uurimine on tuginenud MC38-le. Cornelissen ja kolleegid kasutasid CRISPR/Cas9-i, et lülitada välja CMAS, mis kodeerib sialüleerimise raja võtmeensüümi, ning kaotasid täielikult sialhappe ekspressiooni rakupinnal [8]. Ootustele vastupidiselt kasvasid need täielikult desialüleeritud MC38-rakud in vivo märkimisväärselt kiiremini kui kontrollrühmad, näitasid vähendatud CD8-positiivsete T-rakkude sagedust kasvajasiseselt ning indutseerisid CD8-positiivsete T-rakkude apoptoosi antigeenist sõltumatul viisil. Madal CMAS-i ekspressioon korreleerus ka lühema retsidivivaba elulemusega inimeste kolorektaalvähi uuringurühmas. Seetõttu on see töö hoiatuseks ravistrateegiatele, mille eesmärk on vähktõve sialüleerimise kõrvaldamine, ning positsioneerib MC38 väärtuslikuks süsteemiks glükaanide ja immuunsüsteemi vaheliste interaktsioonide uurimiseks.

PD-L1-i kuvamine uute PET-märgistusainetega on veel üks aktiivne rakendusvaldkond. Kaks lineaarset peptiidipõhist radioaktiivset märgistusainet, [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201 ja selle dimeer HKP2202 valideeriti hiiremudelitel, millel oli MC38-põhine käärsoolevähk ja B16F10-melanoomi allotransplantaat, kusjuures PD-L1 ekspressioon kinnitati immunofluorestsentsi ja immunohistokeemia abil nii rakuliinides kui ka nende kasvajates [9]. Konkurentsipõhised seondumis- ja blokeerimisuuringud kinnitasid sihtmärgi spetsiifilisust ning PET-pildistamine koos ex vivo biodistributsiooni uuringuga näitas märkimisväärset imendumist kasvajasse koos kiire eliminatsiooniga verest ja peamistest elunditest. Seega pakkus MC38 allotransplantaat ühe võrdlusplatvormi märgistusaine spetsiifilisuse hindamiseks mitteinvasiivse immuunkontrollpunkti pildistamise translatsioonilises arenduses.

Tsütokiinide geeniteraapia ja modifitseeritud ekstratsellulaarsed vesiklid

MC38-rakke on laialdaselt kasutatud nõrgalt immunogeense mudelina tsütokiinipõhiste geeniteraapiastrateegiate testimiseks. Hiroishi ja kolleegid näitasid, et MC38-rakkude transduktsioon interferoon-alfa (IFN-α) geeniga põhjustas modifitseeritud rakkude tagasilükkamist 13-l 15-st immuunkompetentsest hiirest, ning et IFN-α- ja CD80-transduktsiooniga rakkude segamine tekitas sünergilisi kasvajavastaseid toimeid, mille tulemusena toimus tagasilükkamine 14-l 15-st loomast [10]. Eguchi ja kolleegid laiendasid seda tööd, võrreldes otseselt IFN-α ja interleukiin-12 (IL-12) geeniteraapiat MC38-rakudes, leides, et IFN-α indutseeris kasvajaspetsiifilisi tsütotoksilisi T-lümfotsüütide vastuseid ja pikaajalist immuunsust, samas kui IL-12 stimuleeris peamiselt mittespetsiifilist tapmist, milles osalesid nii CD8-positiivsed T-rakud kui ka looduslikud tapjarakud [11].

Rossowska ja kolleegid andsid sellele valdkonnale olulise panuse, muutes MC38-rakke nii, et need vabastaksid immunostimuleerivaid aineid sisaldavaid ekstratsellulaarseid vesikuleid (EV-sid) [12]. Lentiviirusvektorite abil lõid autorid MC38-alaliinid, mis üleväljendasid hiire IL-12-d, ekspresseerisid TGF-β1-le suunatud shRNA-d või mõlemat, ning näitasid, et vanemrakkude geneetiline modifitseerimine on tõhus viis huvipakkuvate molekulide laadimiseks nii kasvajast pärinevatesse eksosoomidesse kui ka mikrovesiklitesse. Modifitseeritud eksosoomid pärssisid kasvaja kasvu hiirtel, kellel oli nahaalune MC38-kasvaja, samas kui modifitseerimata rakkudest pärinevad eksosoomid seda ei teinud. Kõige püsivama toime saavutamiseks oli vaja kombinatsiooni dendriitrakkudel põhinevate vaktsiinidega, mis taastasid kasvajavastase immuunsuse ja indutseerisid süsteemse Th1-vastuse [12]. Uuringus tuvastati, et modifitseeritud MC38-st pärinevad eksosomid toimivad pigem adjuvandina, mis toetab spetsiifilist kasvajavastast vastust, kui iseseisva vaktsiinina.

MC38 kontekstis on uuritud ka mesenküümse stromaalrakkudest pärinevaid eksosoome. Xing ja kolleegid summutasid GARP-i mesenküümse stromaalrakkudes ning näitasid, et nendest rakkudest pärinevad eksosoomid (siGARP-MSC) pärssisid in vitro MC38 proliferatsiooni, migratsiooni ja invasiivsust, vähendasid IL-6 sekretsiooni ning inaktiveerisid osaliselt JAK1/STAT3 signaaliteed [13]. See viitab stromaal- ja kasvajarakkude vahelisele parakriinsele teljele, mida võiks ravis sihtmärgiks võtta, kuigi tulemused on seni piirdunud rakukultuuriga. Kokkuvõttes illustreerivad need uuringud MC38-mudeli mitmekülgsust rakuvabade ja vesikulaarsete immunoteraapiliste strateegiate hindamisel.

Tuumoriimmunoloogia, adhesiivsus ja immuunsüsteemist kõrvalehoidmine

T-lümfotsüütide ja MC38-kasvajarakkude vahelist interaktsiooni on põhjalikult uuritud mehhanismide seisukohast. MacKenzie, Hoskin ja Blay teatasid esimesena, et anti-CD3-ga aktiveeritud T-rakkude adhesiivsus MCA-38-rakkudele toimus peamiselt integriini VLA-4 (α4β1) vahendusel, ning et seda soodustasid valgu-türosiinkinaasi ja valgu-kinaasi C signaalid, samas kui seda pärssisid cAMP-sõltuvad signaaliteed, kusjuures regulatsioonimehhanism asus peamiselt efektorrakus [14]. Sama uurimisrühma hilisem uuring täiendas seda pilti: α4- või β7-vastased antikehad või kasvajarakkudel asuva VCAM-1-vastased antikehad pärssisid adhesiiooni, samas kui anti-β1-antikehad seda ei teinud, mis võimaldas tuvastada α4β7–VCAM-1 kui domineeriva telje. See töö näitas ka, et adenosiin – nukleosiid, mida leidub rohkesti hüpoksilises kasvaja mikrokeskkonnas – pärsib T-rakkude adhesiiooni spetsiifiliselt, blokeerides α4β7 funktsiooni [15]. Lugejad peaksid arvestama, et need kaks artiklit omistavad samale interaktsioonile erinevad β-alarühmad.

Looduslike tapjarakkude rolli MC38 maksametastaaside kontrollimisel on uuritud nii immuunkompetentsetel kui ka immuunpuudulikel peremeestel. Cohen ja kolleegid süstisid maksast pärinevaid MCA-38 (LD-MCA-38) rakke ileokoolikveenisse ja leidsid, et tavalised C57BL/6 hiired hoidsid kasvajarakke maksas kinni ning neil tekkisid maksafookused, samas kui atüümilised alasti hiired kõrvaldasid umbes 60% märgistatud rakkudest 24 tunni jooksul ega arendanud välja mingeid maksakahjustusi [16]. Alasti või polü(I:C)-ga ravitud hiirte mitteparenküümilised maksarakud – kuid mitte ravimata tavaliste hiirte omad – olid LD-MCA-38 suhtes tsütotoksilised, ning selle eest vastutav populatsioon oli mitteadheesiv ja asialo-GM1 (AsGM1)-positiivne; anti-AsGM1-ravi kaotas selle kaitse. Volpe ja kolleegid laiendasid neid tulemusi, näidates, et kas anti-AsGM1 või anti-NK1.1-ga märkimisväärselt suurendas maksa fookuste arvu ja lühendas elulemust, samas kui T-rakkude vähendamine anti-Thy1.2 abil vähendas fookuste arvu oluliselt, mis viitab sellele, et just NK-rakud, mitte T-rakud, on peamised efektorrakud, mis takistavad LD-MCA-38 metastaaside tekkimist maksas [17]. Johnkoski ja kolleegid näitasid lisaks, et LD-MCA-38 ühe maksafookuse tekkimine, mis saavutati süstiga maksakapsli alla, suurendas maksa mitteparenküümrakkude tsütotoksilist ja proliferatiivset funktsiooni, tõstis CD8-positiivsete ja γδ-T-rakkude osakaalu ning tõstis interleukiin-6 ja tuumornekroosifaktori tasemeid [18].

Vähivaktsiinid ja antigeenide identifitseerimine

MC38-rakud on olnud usaldusväärseks platvormiks tervete kasvajarakkude vaktsiinistrateegiate väljatöötamiseks ja võrdlemiseks. Hodge ja Schlom võrdlesid retroviirus- ja poxviirus (vaktsiiniviirus) vektoreid ko-stimuleeriva molekuli B7-1 viimiseks MC38-rakkudesse [19]. Mõlemad vektorid indutseerisid võrdväärset B7-1 pinnal ekspressiooni ja võrdset kaitset looduslike MC38-rakkudega nakatamise vastu 14 päeva hiljem. 40 päeva pärast toimunud kordusnakkuse korral oli retroviiruslik vaktsiin aga vähem tõhus ning väljakujunenud kopsumetastaaside vastu oli vaktsiiniviirusel põhinev vaktsiin märkimisväärselt parem (P = 0,0351; P = 0,024 vaktsiinia-immuunsete hiirte puhul; P = 0,0014 kombineeritud analüüsis). Uuringus jõuti järeldusele, et poxviiruse vektoril põhinev tervete kasvajarakkude vaktsiin on vähemalt sama tõhus kui, ja mõnikord isegi tõhusam kui, selle retroviiruslik vastand – see avastus oli aluseks poxviiruse vektoril põhinevate vähivaktsiinide hilisemale kliinilisele rakendamisele. Lorenz ja kolleegid kasutasid MC38-rakke, mida oli nakatatud rekombinantse vaktsiiniviirusega, mis kodeerib hiire LFA-3 (CD48) kodeeriva rekombinantse vaktsiiniviirusega nakatatud MC38-rakke, et näidata, et LFA-3 ekspressiooni suurendamine tõhustas T-rakkude proliferatsiooni, adhesiiooni ja tsütotoksilisust in vitro ning takistas täielikult kasvaja kasvu süngeneetsetel C57BL/6 hiirtel, pakkudes osalist kaitset hilisema nakatumise vastu nakatumata emarakkudega [20].

Hampton ja kolleegid rakendasid MC38-le SEREX-meetodit kasvajantigeenide identifitseerimiseks, immuniseerides C57BL/6 hiiri MC38-rakkudega ja sõeludes MC38-st saadud ekspressiooniraamatukogu immuunseerumitega [21]. Selle meetodi abil identifitseeriti endogeenne ekotroopse leukeemiaviiruse ümbrisvalk (env) ja hiire ATRX-valk kui võimalikud kasvajantigeenid, laiendades teadaolevate hiire kasvajaga seotud antigeenide repertuaari ja pakkudes vahendeid vaktsiini toimemehhanismide uurimiseks. Takeda ja kolleegid genereerisid MC38-tuumorrakkudest ja dendriitrakkudest, sealhulgas tuumoriga peremeesorganismidest isoleeritud dendriitrakkudest, fusioonrakke ning näitasid, et vaktsineerimine kumma preparaadiga indutseeris MC38 vastu võrdselt kõrget splenotsüütide tsütolüütilist aktiivsust ja pärssis märkimisväärselt väljakujunenud MC38 kopsumetastaase [22].

Erinev geeniteraapia lähenemisviis kasutas ära immuunsust α(1,3)-galaktosüül (αGal) epitoobi vastu. Unfer ja kolleegid nakatasid α(1,3)-galaktosüültransferaasi (αGT) puudulikkusega hiiri, kellel sarnaselt inimestele puudub see epitoop ja kes suudavad toota anti-Gal-antikehi, αGal-i ekspresseerivate MC38-kolorektaalvähirakkudega [23]. Jänese erütrotsüütidega immuniseeritud hiired arendasid välja anti-αGal-tiitrid, mis lähenesid inimese seerumis täheldatavatele, peamiselt IgG1 ja IgG3, ning näitasid paremat elulemust ja aeglasemat kasvaja arengut võrreldes immuniseerimata knockout- ja loodusliku tüübi kontrollrühmadega. Uuring annab in vivo tõestuse αGT-le kui enesetapugeenile kolorektaalvähi geeniteraapias; αGal-ga transduktsioonitud rakkude komplementi vahendatud lüüs oli varem näidatud in vitro, kasutades inimese seerumit.

Uued ravistrateegiad ja ravimite testimine

MC38-rakke on kasutatud mitmesuguste kolorektaalvähki suunatud farmakoloogiliste ja füüsikaliste ravimeetodite hindamiseks. Kuriyama ja kolleegid näitasid, et elektropermeabiliseerimine suurendas märkimisväärselt hiire kolorektaalvähirakkude, sealhulgas MC38-rakkude, tundlikkust bleomütsiini suhtes in vitro, kuigi mitte 5-fluorouratsiili ega tsisplatiini suhtes [24]. Kaasnevatel in vivo katsetel põhjustas elektrokemoteraapia bleomütsiini või tsisplatiiniga nahaaluste kolorektaalvähkide täieliku taandumise vastavalt viiel ja neljal loomal kaheksast, mis oli tingitud ravimi suuremast kogunemisest kasvajas; avaldatud aruandes ei täpsustata, kumba kahest rakuliinist nende siirdamiste puhul kasutati. Manome ja kolleegid kasutasid MC38-rakke, et näidata, et ultraheliga vahendatud geeniedastus võimaldab transfekteerida paljast plasmiid-DNA-d nii in vitro kui ka süngeneetsetes hiirtes kasvavates MC38-kasvajates, tõestades mehaanilise ultrahelikäsitluse teostatavust mitteviirusliku geeniedastusmeetodina [25].

Karboaaniga asendatud diklofenaaki eelravimeid on MC38-mudeli abil uuesti hinnatud. Ümberkujundatud seeria hulgast kaotas nido-klastrit sisaldav tsvitteriooniline amidiin MC38 eluvõime madalas mikromolaarses vahemikus, toimides peamiselt rakkude jagunemise tugeva pärssimise ja mõõduka apoptoosi kaudu, millega kaasnes reaktiivsete hapniku- ja lämmastikühendite kahanemine, samas kui diklofenaak ise ja karboraaniga asendatud oksindoolid ei olnud tsütotoksilised [26]. MC38-rakke on kasutatud ka optogeneetilistes uuringutes: valgust juhitavat väljapoole suunatud prootonipumpa archaerhodopsin-3 (AR3) ekspresseerivad MC38- ja B16F10-rakud läbisid rohelise valguse kiirguse mõjul apoptootilise rakusurma ning C57BL/6 hiirtesse siirdatud AR3-d ekspresseerivad kasvajad näitasid pärast kiirgust märkimisväärset kahanemist või kasvu pidurdumist [27]. Park ja kolleegid kasutasid MC38-rakke käärsoolekartsinoomi kontrollrühmana melanoomi vastu suunatud geeniteraapia uuringus, kasutades melanootsüütidele spetsiifilisi promootori/tugevdaja konstruktsioone, mis olid seotud Escherichia coli puriinnukleosiidfosforülaasi geeniga; 96% MC38-rakkudest jäi eluvõimeliseks pärast eelravimi manustamist, mis kinnitas kudepõhist ekspressiooni [28].

Järeldus

MC38-rakud mängivad keskset rolli kolorektaalvähi ja immunoonkoloogia uurimistöös. Nende süngeneetiline ühilduvus C57BL/6 hiirtega, suur mutatsioonikoormus, rikkalik neoantigeenide maastik ja tundlikkus immuunkontrollpunkti inhibiitorite suhtes muudavad need kokkuvõttes üheks kõige informatiivsemaks prekliiniliseks mudeliks käärsoole kasvajate, CD8-positiivsete T-lümfotsüütide vastuseid, kasvajaga seotud makrofaage, vähivaktsiine ja programmeeritud rakusurma 1 retseptori signaalitee bioloogiat. Kümneid aastaid kestnud avaldatud uurimistöö on kinnitanud mudeli usaldusväärsust geeniteraapia, adhesiibioloogia, maksametastaaside ja uute ravimite hindamise valdkonnas, samas kui uuemad uuringud, milles kasutatakse rakuväliseid vesikuleid, PET-kuvamist ja optogeneetikat, laiendavad jätkuvalt selle mudeli rakenduslikku tähtsust. Arvestades dokumenteeritud erinevusi alamliinide vahel, tuleks iga uuringu puhul registreerida päritolu ja kontrollida genotüüpi. Teadlased, kes vajavad usaldusväärset ja hästi iseloomustatud hiire kolorektaalse kartsinoomi mudelit, võivad MC38-rakke tellida või nende kohta teavet küsida otse veebilehelt cytion.com.

Olulisemad publikatsioonid

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ jt. (1975) Kasvajate indutseerimise seosed hiirtel siirdatavate käärsoolevähkide arengus kemoteraapia uuringute jaoks, koos märkusega kantserogeeni struktuuri kohta. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) Hiirte käärsoole adenokartsinoomid: meetodid selektiivseks in vitro kultiveerimiseks. 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 jt. (2023) Kahe erineva allika MC38 kolorektaalse kasvaja rakuliinidel esinevad märkimisväärsed erinevused transkriptoomi, mutatoomi ja neoantigeenide ekspressioonis. „Frontiers in Immunology“ 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A jt. (2005) Hiire käärsoolekartsinoomi rakud, mis on loodud eksperimentaalse maksametastaaside kõrge esinemissageduse saavutamiseks, näitavad kiirendatud ja kinnitumisest sõltumatut kasvu. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT jt. (2014) Immuunogeensete kasvajamutatsioonide ennustamine massispektromeetria ja eksoomi sekveneerimise kombineerimise abil. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z jt. (2014) Hiire rakuliinide SNP-massiivi profiilide analüüs tuvastab nende päritolutüved ning paljastab ristsaastumise ja laialt levinud aneuploidia. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY jt. (2016) Roti kolorektaalvähi MCA38 rakuliini mitokondriaalse genoomi täielik järjestus. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — vt hoiatust Cellosaurus’e kirjes CVCL_B288.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC jt. (2019) Siaalhappe ainevahetuse häire soodustab kasvaja kasvu, suurendades CD8+ T-rakkude apoptoosi. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J jt. (2023) Lineaarsetel peptiididel põhinevad PET-märgistusained PD-L1 kuvamiseks kasvajates. „Molecular Pharmaceutics“ 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) Interferoon-alfa geeniteraapia kombinatsioonis CD80 transduktsiooniga vähendab kasvajate teket ja juba tekkinud kasvajate kasvu nõrgalt immunogeensetes kasvajamudelites. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) Interferoon-alfa ja interleukiin-12 geeniteraapia vähi ravis: interferoon-alfa indutseerib kasvajaspetsiifilisi immuunvastuseid, samas kui interleukiin-12 stimuleerib mittespetsiifilist hävitamist. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
12. Rossowska J, Anger N, Wegierek K jt. (2019) Interleukiin-12 üliekspressiooni ja TGF-β1-i suhtes shRNA-d sisaldavate geneetiliselt muundatud hiire käärsoolekartsinoomi rakkude poolt vabanevate ekstratsellulaarsete vesiklite kasvajavastane potentsiaal. Frontiers in Immunology 10:211. PMID: 30814999 · DOI: 10.3389/fimmu.2019.00211
13. Xing H, Liang C, Xu X jt. (2020) GARP-i ekspressiooni allasurumisega saadud mesenküümne stroma-/tüvirakkudele sarnased rakud pärsivad hiire käärsoolevähirakkude (MC38) proliferatsiooni ja invasiivsust eksosoomide kaudu. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24:13984–13990. PMID: 33155413 · DOI: 10.1111/jcmm.16008
14. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (1999) Anti-CD3-ga aktiveeritud hiire T-rakkude adhesiivsus süngeneetsetele käärsoole adenokartsinoomi rakkudele reguleeritakse efektorrakus diferentsiaalselt valgu-türosiinkinaasi-, valgu-kinaasi C- ja cAMP-sõltuvate signaaliteede kaudu. „Biochemical and Biophysical Research Communications“ 255:460–465. PMID: 10049731 · DOI: 10.1006/bbrc.1999.0232
15. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (2002) Adenosiin pärsib T-lümfotsüütide alfa(4)beeta(7) integriini vahendatud adhesiiooni käärsoole adenokartsinoomi rakkudele. Experimental Cell Research 276:90–100. PMID: 11978011 · DOI: 10.1006/excr.2002.5514
16. Cohen SA, Tzung SP, Doerr RJ, Goldrosen MH (1990) Aasiilo-GM1-positiivsete maksarakkude roll, mis pärinevad aatüümilistelt alasti hiirtelt või polüinosiin-polütsütidüülhappega ravitud hiirtelt, käärsoolest pärinevate eksperimentaalsete maksametastaaside pärssimisel. Cancer Research 50:1834–1840. PMID: 2306736
17. Volpe CM, Mehta N, Kim U jt. (1999) AsGM1+ NK-rakud takistavad sissetungivate LD-MCA-38 kasvajarakkude metastaase alasti hiirtel. The Journal of Surgical Research 84:157–161. PMID: 10357913 · DOI: 10.1006/jsre.1999.5631
18. Johnkoski JA, Tzung SP, Doerr RJ, Cohen SA (1992) Maksametastaasid muudavad hiire maksa mitteparenhümaalrakkude immuunfunktsiooni. Archives of Surgery 127:1325–1329. PMID: 1444795 · DOI: 10.1001/archsurg.1992.01420110073015
19. Hodge JW, Schlom J (1999) Võrdlevad uuringud retroviiruse ja poxviiruse vektori kohta tervete kasvajarakkude vaktsiinides. Cancer Research 59:5106–5111. PMID: 10537283
20. Lorenz MG, Kantor JA, Schlom J, Hodge JW (1999) Hiire LFA-3 analoogi ekspresseerivate kasvajarakkude poolt rekombinantse vaktsiiniviiruse kaudu esile kutsutud kasvajavastase immuunsuse indutseerimine. Human Gene Therapy 10:623–631. PMID: 10094205 · DOI: 10.1089/10430349950018698
21. Hampton TA, Conry RM, Khazaeli MB jt (2000) SEREX-analüüs kasvajaantigeeni identifitseerimiseks adenokartsinoomi hiiremudelis. Cancer Gene Therapy 7:446–455. PMID: 10766351 · DOI: 10.1038/sj.cgt.7700124
22. Takeda A, Homma S, Okamoto T jt. (2003) Ebaküpsed dendriitrakkude ja kasvajarakkude fusioonid indutseerivad tugevat kasvajavastast immuunsust. European Journal of Clinical Investigation 33:897–904. PMID: 14511362 · DOI: 10.1046/j.1365-2362.2003.01194.x
23. Unfer RC, Hellrung D, Link CJ Jr (2003) Immuunsus alfa(1,3)-galaktosüüliepitoobi vastu pakub kaitset hiirtel, keda nakatati alfa(1,3)-galaktosüültransferaasi ekspresseerivate käärsoolevähirakkudega: uus enesetapugeen vähirakkude geeniteraapias. Cancer Research 63:987–993. PMID: 12615713
24. Kuriyama S, Matsumoto M, Mitoro A jt. (2000) Kolorektaalvähi elektrokemoteraapia tavapäraste kemoteraapiavahenditega hiiremudelis. Digestive Diseases and Sciences 45:1568–1577. PMID: 11007108 · DOI: 10.1023/a:1005565027969
25. Manome Y, Nakamura M, Ohno T, Furuhata H (2000) Ultraheli hõlbustab palja plasmiid-DNA ülekandumist käärsoolekartsinoomi rakkudesse in vitro ja in vivo. Human Gene Therapy 11:1521–1528. PMID: 10945766 · DOI: 10.1089/10430340050083252
26. Selg C, Gordić V, Krajnović T jt (2024) Diklofenaakipõhiste karboraaniga asendatud eelravimite ümberkujundamine ja hindamine ning nende vähivastane potentsiaal. Scientific Reports 14:30488. PMID: 39681576 · DOI: 10.1038/s41598-024-81414-x
27. Nakao S, Kojima K, Sato K jt. (2025) Optogeneetiline vähiravi, kasutades valguse poolt juhitavat väljapoole suunatud prootonipumpa rodopsiini archaerhodopsin-3 (AR3). Ameerika Keemiaühingu ajakiri 147:44131–44140. PMID: 41186408 · DOI: 10.1021/jacs.5c13053
28. Park BJ, Brown CK, Hu Y jt. (1999) Melanoomispetsiifilise geeniekspressiooni suurendamine melanootsüütidele spetsiifilise tandem-tugevdaja abil põhjustab melanoomis puriinnukleosiidfosforülaasi geeni tsütotoksilisuse suurenemist. „Human Gene Therapy“ 10:889–898. PMID: 10223723 · DOI: 10.1089/10430349950018292

Bibliograafilised andmed ja kokkuvõtted pärinevad PubMedist. Rakuliini metaandmed pärinevad Cellosaurusest, kirje MC-38 (RRID:CVCL_B288).