Johdanto

MC38-solulinja — joka tunnetaan myös nimillä 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-rekisteritunnus CVCL_B288) — on yksi laajimmin käytetyistä hiirimalleista paksusuolen syövän ja immuno-onkologian tutkimuksessa. Emokasvain indusoitiin karsinogeenilla 1,2-dimetyylihydratsiinilla (DMH) C57BL/6-hiirillä, ja siitä raportoivat Corbett ja kollegat vuonna 1975 [1]; solulinjan on myöhemmin perustanut viljelmässä Tan, Holyoke ja Goldrosen vuonna 1976 [2]. Sen syngeeninen yhteensopivuus C57BL/6-hiirten kanssa, suuri mutaatiokuorma ja herkkyys immuunivalvontapisteiden estäjille ovat tehneet MC38-soluista välttämättömän työkalun paksusuolen kasvaimien, syöpärokotteiden, CD8-positiivisten T-lymfosyyttien vasteiden, kasvaimiin liittyvien makrofagien sekä ohjelmoidun solukuoleman 1 -reseptorin (PD-1) signalointireitin biologian tutkimuksessa. Malli tukee edelleen edistystä syövän immunoterapiassa, geeniterapiassa ja uusien antigeenien löytämisessä.

Tärkeimmät kohdat

• MC38 on C57BL/6-hiirirodun kanssa syngeneinen hiiren paksusuolen adenokarsinoomasolulinja, joka on peräisin DMH:n aiheuttamasta kasvaimesta.
• Solulinjalla on suuri mutaatiokuorma, ja se ilmentää CD8-positiivisten T-lymfosyyttien tunnistamia neoantigeenejä – mutta mitkä neoantigeenit ovat läsnä, riippuu alalinjasta (ks. jäljempänä).
• MC38 reagoi herkästi immuunivalvontapisteiden estäjiin, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti PD-1/PD-L1-reitin tutkimuksessa.
• Mallia on käytetty laajasti syöpärokotteiden kehittämisessä, sytokiinigeeniterapiassa sekä kasvainimmunologian tutkimuksissa.
• Eri näytekokoelmista peräisin olevien MC38-alalinjojen välillä on merkittäviä eroja genomin ja transkriptomin tasolla. Tunnetut neoepitoopit Rpl18 ja Adpgk esiintyvät Leidenin alalinjassa (MC38-L), mutta puuttuvat Kerafast/NCI-alalinjasta (MC38-K), jota vastaavat T-solut eivät sen vuoksi tunnista. Huolellinen hankinta ja alkuperän dokumentointi ovat olennaisen tärkeitä. [3]
• Saatavilla on lukuisia muunneltuja linjoja (knockout-, reporter- ja yli-ilmentymislinjat), jotka laajentavat mallin kokeellista monipuolisuutta.

Mikä on MC38?

MC38 on hiirestä peräisin oleva, siirrettävä paksusuolen adenokarsinoomasolulinja, joka on luokiteltu syöpäsolulinjaksi Cellosaurus-tietokannassa (CVCL_B288). Kantakudos on peräisin iältään määrittelemättömästä C57BL/6-naarashiirestä, jolla oli paksusuolen adenokarsinooma (hiiren paksusuolen adenokarsinooma, NCIt C120044). Corbett ja kollegat indusoivat 82 paksusuolen kasvainta neljään sisäsiitoshiirirotuun osana järjestelmällistä pyrkimystä luoda siirrettäviä paksusuolen kasvainmalleja kemoterapian testejä varten; neljä kasvainta selvisi ensimmäisestä siirrosta ja siirrettiin sarjasiirtoihin [1]. Tan, Holyoke ja Goldrosen kuvasivat myöhemmin menetelmiä MCA-38-solulinjan selektiiviseen viljelyyn in vitro ja totesivat, että fibroblastoidiset solut voitiin poistaa trypsiinikäsittelyllä, jolloin saatiin aikaan vakaa epiteelisolupopulaatio [2]. Cellosaurus ilmoittaa MC38:n kaksinkertaistumisaikaksi 24,3 tuntia [4], ja solulinjaa ylläpidetään adheesiivisena viljelmänä. Omiikka-analyysit ovat käsittäneet koko eksomin sekvensoinnin, transkriptomiikan mikroarray- ja RNA-seq-menetelmillä, MHC-luokan I peptidomin proteomiikan, SNP-array-analyysin sekä mitokondriaalisen genomin sekvensoinnin. (Cellosaurus tallentaa peptidomimerkinnän yleisnimikkeellä ”HLA-luokan I peptidomi”; hiirisolut esittävät peptidejä H-2-molekyyleillä, eivät HLA-molekyyleillä.)

MC38-soluviljelyä koskevat tiedot

Huomautus alalinjakohtaisista olosuhteista: yllä mainittu elatusaine vastaa Kerafast/NCI-peräiselle alalinjalle (MC38-K) raportoituja viljelyolosuhteita. Leiden-alalinjaa (MC38-L) ylläpidetään IMDM-kasvatusliuoksessa, johon on lisätty 8 % FBS:ää, 2 mM L-glutamiinia ja 50 µM 2-merkaptoetanolia. [3]. Käyttäjien tulee noudattaa palveluntarjoajansa asettamia ehtoja.

MC38-solujen edut

Yksi tärkeimmistä vahvuuksista MC38-solut on niiden syngeeninen yhteensopivuus laajalti saatavilla olevan C57BL/6-hiirikannan kanssa. Tämän yhteensopivuuden ansiosta tutkijat voivat tutkia kasvaimen ja immuunijärjestelmän välisiä vuorovaikutuksia täysin immuunitoiminnaltaan täysipainoisessa isännässä, jolloin vältytään immuunipuutoksen aiheuttamilta sekoittavilta tekijöiltä, jotka rajoittavat ksenotransplantaattimallien kliinistä sovellettavuutta. Ehjä immuunijärjestelmä mahdollistaa CD8-positiivisten T-lymfosyyttien vasteiden, kasvaimeen liittyvien makrofagien biologian, luonnollisten tappajasolujen aktiivisuuden sekä adaptiivisen ja synnynnäisen kasvaimenvastaisen immuniteetin koko kirjon perusteellisen arvioinnin.

Koska emokasvain oli kemiallisesti indusoitu DMH:lla, MC38-kannalla on suuri kasvainmutaatiokuorma ja se ilmentää immunogeenisiä neoantigeenejä, jotka on karakterisoitu koko eksomin sekvensoinnin ja MHC-luokan I peptidomianalyysin avulla [5]. Tämä neoantigeenejä sisältävä tausta tekee mallista herkän immuunivalvontapisteiden estäjille, jotka kohdistuvat ohjelmoidun solukuoleman 1 -reseptorin (PD-1) signalointireittiin [3], mikä on yksi syy siihen, että sitä käytetään usein analogina ihmisen paksusuolisyövän hypermutatoituneelle alaryhmälle, joka reagoi tällaisiin hoitoihin. Solulinjan reagointikyky immunoterapiaan on tehnyt siitä yhden vakiintuneista prekliinisistä työkaluista uusien immuunivalvontapisteiden estäjien yhdistelmien ja syöpärokotteiden arvioinnissa. Huomaa, että läsnä olevat spesifiset neoantigeenit riippuvat käytetystä alalinjasta [3].

Laaja, muunneltujen MC38-johdannaislinjojen muodostama ekosysteemi laajentaa mallin käyttökelpoisuutta entisestään. PD-L1:n (Cd274), B2m:n ja CD47:n kaltaisiin immuunijärjestelmän säätelijöihin kohdistuvat knockout-linjat sekä lusiferaasia tai fluoresoivia proteiineja ilmentävät raporttilinjat on luetteloitu Cellosaurus-tietokannassa CVCL_B288-linjan johdannaisina, ja ne tarjoavat valmiita työkaluja mekanistisiin ja in vivo -kuvantamistutkimuksiin. Kaksinkertaistumisaika on noin 24 tuntia [4] mahdollistaa tehokkaan kokeiden läpimenon ja solulinjan soveltuvuuden geenimanipulaatioon — lentiviruksen avulla [12], retrovirus [10], ja elektroporaatio [3] — on osoitettu lukuisissa julkaistuissa tutkimuksissa.

MC38-solujen rajoitukset

MC38-mallin merkittävä rajoitus on dokumentoitu heterogeenisyys eri lähteistä peräisin olevien alalinjojen välillä. Schrörsin ja hänen kollegoidensa vuonna 2023 tekemässä tutkimuksessa suoritettiin vertaileva eksomi- ja transkriptiomisekvensointi Kerafastista peräisin oleville MC38-soluille (NCI/NIH-lähde, MC38-K) ja Leidenin yliopistollisen sairaalan kokoelmasta (MC38-L) peräisin olevien MC38-solujen eksomi- ja transkriptiomisekvensoinnin ja havaitsi merkittäviä eroja mutaatioprofiileissa, ploidisuudessa ja neoantigeenien ilmentymisessä [3]. MC38-L-kannassa oli noin 1,3-kertaisesti enemmän yksittäisiä nukleotidimuutoksia sekä pieniä insertioita ja deleetioita kuin MC38-K-kannassa, vain 35,3 % ei-synonyymeistä variantteista ja 5,4 % fuusiogeenitapahtumista oli yhteisiä, ja MC38-K:n päätelty ploidi oli kaksi, kun taas MC38-L:n se oli viisi. Ratkaisevaa oli, että hyvin karakterisoidut neoepitoopit Rpl18 ja Adpgk puuttuivat MC38-K:sta, joten niitä vastaan tuotetut T-solut tunnistivat ja tuhosivat MC38-L:n, mutta eivät MC38-K:ta. Yhdellä MC38-alalinjalla saadut tulokset eivät siis välttämättä ole toistettavissa eri lähteestä peräisin olevilla soluilla.

Yleisemmin ottaen SNP-mikroarray-profilointi on tuonut esiin aneuploidian ja ristikontaminaation ongelman yleisesti käytetyissä hiirisolulinjoissa; MC38 oli yksi kyseiseen paneeliin sisältyneistä 99 solulinjasta, joista 15 poikkesi huomattavasti raportoidusta geneettisestä taustastaan [6]. Tutkimuksessa ei raportoida MC38:n osalta mitään erityisiä todentamisvirheitä, mutta se osoittaa, että pelkästään STR-profiilointi ei välttämättä riitä erottamaan samasta sisäsiitoskannasta peräisin olevia alalinjoja eikä se paljasta karyotyyppisiä muutoksia. MC38:aa käyttävien tutkijoiden tulisi soveltaa tiukkoja todentamismenetelmiä ja dokumentoida kussakin tutkimuksessa käytettyjen solujen tarkka alkuperä.

MC38:n immunogeenisuutta koskevassa terminologiassa on oltava varovainen. 1990-luvulta ja 2000-luvun alkupuolelta peräisin olevissa julkaisuissa MC38:aa kuvataan yleisesti ”huonosti” tai ”heikosti” immunogeeniseksi kasvaimeksi, koska muuntamattomat solut kasvavat progressiivisesti immuunivastekykyisissä C57BL/6-hiirissä [10] [11] [19]. Nykyisessä immuno-onkologian kirjallisuudessa korostetaan sen sijaan sen suurta mutaatiokuormitusta ja herkkyyttä tarkistuspisteiden estäjille [3]. Molemmat kuvaukset ovat paikkansapitäviä omassa yhteydessään, eikä lukijoiden tulisi pitää niitä keskenään ristiriitaisina.

Kemiallisesti indusoituna hiirien kasvaimena MC38 ei jäljittele ihmisen paksusuolisyövälle tyypillistä ajurimutaatiosekvenssiä. Cellosaurus-tietokannassa ei ole kyseiselle linjalle kuratoitua sekvenssimuutostietuetta, mutta merkinnän puuttuminen ei ole todiste siitä, että ajurimutaatioita ei olisi: esimerkiksi Schrörs ja kollegat havaitsivat MC38-L:ssä Smad4-mutaation, jota ei esiintynyt MC38-K:ssa. [3]. Koska nämä kaksi alalinjaa eroavat toisistaan niin huomattavasti, tulisi välttää yleistyksiä MC38:n ”mutaatioympäristöstä”, ja tutkijoiden tulisi tarkistaa oman kantojensa genotyyppi. Lopuksi Cellosaurus-artikkelissa on varoitus, joka koskee julkaistua MCA38-mitokondriaaligenomia: tallennettu sekvenssi (KM820832.1) on rotan sekvenssi, joka on merkitty peräisin olevaksi ”rotan isolaatista 406”, vaikka MC38 onkin peräisin hiiristä. [7], mikä osoittaa, kuinka tärkeää on tarkistaa tähän sukuhaaraan liittyvät julkaistut sekvenssitiedot.

Katso täydelliset tekniset tiedot ja tilaa

MC38-solujen käyttökohteet

Syövän immunoterapia ja immuunivalvontapisteiden tutkimus

MC38-malli on noussut immuunivalvontapisteiden estäjien tutkimuksen kulmakiveksi, koska sillä on suuri mutaatiokuorma ja se on herkkä PD-1/PD-L1-salpaukselle. Yadav ja kollegat käyttivät MC38:aa yhdessä toisen hiirimallin kanssa kehittääkseen ja validoidakseen massaspektrometria-eksoomisekvensoinnin prosessin, jolla ennustetaan immunogeenisiä kasvainmutaatioita. Yli 1 300 tunnistetusta aminohappomuutoksesta noin 13 %:n ennustettiin sitoutuvan MHC-luokan I proteiineihin, joista pieni osa vahvistettiin massaspektrometrialla; rakennemallinnus osoitti, että liuottimelle altistuneet mutaatiot olivat immunogeenisiä, ja hiirten rokottaminen vahvisti, että jokainen ennustettu peptidi aiheutti terapeuttisesti aktiivisia T-soluvasteita [5]. Tämä merkkipaaluksi luokiteltu tutkimus vakiinnutti MC38:n vertailujärjestelmäksi neoantigeenien löytämisessä ja auttoi määrittelemään periaatteita, joita nykyään sovelletaan yksilöllisten syöpärokotteiden kehittämisessä.

Myös glykaaneihin perustuvan immuuniregulaation tutkimus on nojautunut MC38:aan. Cornelissen ja kollegat käyttivät CRISPR/Cas9-tekniikkaa poistaakseen CMAS-geenin, joka koodaa sialylaatioreitin avainentsyymiä, ja eliminoivat täysin sialihapon ilmentymisen solupinnalla [8]. Odotusten vastaisesti nämä täysin desialyloidut MC38-solut kasvoivat in vivo huomattavasti nopeammin kuin verrokkiryhmä, niissä havaittiin vähentynyt CD8-positiivisten T-solujen esiintyvyys kasvaimen sisällä ja ne indusoivat CD8-positiivisten T-solujen apoptoosia antigeenistä riippumattomalla tavalla. Alhainen CMAS-ilmentyminen korreloi myös lyhyemmän uusiutumattoman eloonjäämisen kanssa ihmisen paksusuolisyöpäkohortissa. Tutkimus toimii siten varoituksena hoitostrategioille, joiden tavoitteena on poistaa kasvaimen sialylaatio, ja asettaa MC38-solun arvokkaaksi järjestelmäksi glykaani-immuunijärjestelmän vuorovaikutusten tutkimiseen.

PD-L1:n kuvantaminen uusilla PET-merkkiaineilla on toinen aktiivinen sovellusalue. Kaksi lineaarista peptidipohjaista radioisotooppimerkkiainetta, [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201 ja sen dimeeri HKP2202, validoitiin hiirimalleissa, joille oli siirretty MC38-paksusuolisyöpä- ja B16F10-melanooma-allograftit, ja PD-L1-ilmentyminen vahvistettiin immunofluoresenssilla ja immunohistokemialla sekä solulinjoissa että niiden kasvaimissa [9]. Kilpailevat sitoutumis- ja estotutkimukset vahvistivat kohdespesifisyyden, ja PET-kuvantaminen sekä ex vivo -biodistribuutio osoittivat merkittävää kertymistä kasvaimeen sekä nopean puhdistuman verestä ja tärkeimmistä elimistä. MC38-allograftti tarjosi siten yhden vertailualustoista merkkiaineen spesifisyyden arvioimiseksi ei-invasiivisen immuunivalvontapisteiden kuvantamisen translaatiokehityksessä.

Sytokiinigeeniterapia ja muokatut solunulkoiset vesikkelit

MC38-soluja on käytetty laajalti heikosti immunogeenisenä mallina sytokiinipohjaisten geeniterapiastrategioiden testaamiseen. Hiroishi ja kollegat osoittivat, että MC38-solujen transduktio interferoni-alfa (IFN-α)-geenillä aiheutti muunnettujen solujen hylkimisen 13:ssa 15:stä immuunitoiminnaltaan normaalista hiirestä, ja että IFN-α:lla ja CD80:lla transduoitujen solujen sekoittaminen tuotti synergistisiä kasvaimenvastaisia vaikutuksia, ja hylkintä tapahtui 14:llä 15:stä eläimestä [10]. Eguchi ja kollegat laajensivat tätä tutkimusta vertaamalla suoraan IFN-α:n ja interleukiini-12:n (IL-12) geeniterapioita MC38-soluissa ja havaitsivat, että IFN-α indusoi kasvaimelle spesifisiä sytotoksisia T-lymfosyyttivasteita ja pitkäkestoista immuniteettia, kun taas IL-12 stimuloivat pääasiassa epäspesifistä tuhoamista, johon osallistuivat sekä CD8-positiiviset T-solut että luonnolliset tappajasolut [11].

Rossowska ja kollegat tekivät ratkaisevan panoksen tälle alalle muokkaamalla MC38-soluja vapauttamaan solunulkoisia vesikkeleitä (EV), jotka olivat täynnä immunostimuloivia aineita [12]. Lentiviruksen vektoreita käyttäen tutkijat tuottivat MC38-alalinjoja, jotka yliilmentävät hiiren IL-12:ta, ilmentävät TGF-β1:tä kohdentavaa shRNA:ta tai molempia, ja osoittivat, että emosolujen geneettinen muuntaminen on tehokas tapa ladata kiinnostuksen kohteena olevat molekyylit sekä kasvaimesta peräisin oleviin eksosomeihin että mikrovesikkeleihin. Modifioidut eksosomit estivät kasvaimen kasvua hiirillä, joilla oli ihonalaisia MC38-kasvaimia, kun taas modifioimattomista soluista peräisin olevat eksosomit eivät estäneet kasvua. Kestävimmän vaikutuksen saavuttaminen vaati yhdistelmää dendriittisolupohjaisten rokotteiden kanssa, jotka palauttivat kasvainvasta-immuniteetin ja indusoivat systeemisen Th1-vasteen [12]. Tutkimuksessa todettiin, että muunnellut MC38-peräiset eksosomit toimivat pikemminkin adjuvanttina, joka voi tukea spesifistä kasvaimenvastaista vastetta, kuin itsenäisenä rokotteena.

Myös mesenkymaalisista stromasoluista peräisin olevia eksosomeja on tutkittu MC38-kontekstissa. Xing ja kollegat vaimensivat GARP-geenin ilmentymistä mesenkymaalisissa stromasoluissa ja osoittivat, että näistä soluista peräisin olevat eksosomit (siGARP-MSC) estivät MC38-solujen proliferaatiota, migraatiota ja invaasiota in vitro, vähensivät IL-6:n erittymistä ja inaktivoivat osittain JAK1/STAT3-signalointireitin [13]. Tämä osoittaa stroma- ja kasvainsolujen välisen parakriinisen akselin, jota voitaisiin käyttää terapeuttisena kohteena, vaikka tulokset ovat toistaiseksi rajoittuneet soluviljelyyn. Yhdessä nämä tutkimukset havainnollistavat MC38-mallin monipuolisuutta soluttomien ja vesikkelipohjaisten immunoterapeuttisten strategioiden arvioinnissa.

Kasvainimmunologia, adheesio ja immuunijärjestelmän kiertäminen

T-lymfosyyttien ja MC38-kasvainsolujen välinen vuorovaikutus on ollut yksityiskohtaisen mekanistisen tutkimuksen kohteena. MacKenzie, Hoskin ja Blay raportoivat ensimmäisinä, että anti-CD3:lla aktivoitujen T-solujen adheesio MCA-38-soluihin välittyi pääasiassa integriinin VLA-4 (α4β1) kautta, ja että sitä edistivät proteiinityrosiinikinaasi- ja proteiinikinaasi C -signalointireitit, kun taas cAMP-riippuvaiset reitit estivät sitä, ja säätelymekanismi sijaitsi pääasiassa efektorisolussa [14]. Saman ryhmän myöhempi tutkimus tarkensi kuvaa: α4:ää tai β7:ää vastaan tai kasvainsolujen VCAM-1:tä vastaan suunnatut vasta-aineet estivät adheesiota, kun taas anti-β1-vasta-aineet eivät, mikä osoitti α4β7–VCAM-1:n olevan hallitseva akseli. Kyseinen tutkimus osoitti myös, että adenosiini, nukleosidi, jota esiintyy runsaasti hypoksisissa kasvaimen mikroympäristöissä, estää T-solujen adheesiota nimenomaan estämällä α4β7:n toimintaa [15]. Lukijan on syytä huomata, että näissä kahdessa artikkelissa samalle vuorovaikutukselle osoitetaan eri β-alayksiköt.

Luonnollisten tappajasolujen roolia MC38-maksametastaasien hallinnassa on tutkittu sekä immuunivasteisissa että immuunipuutteisissa isännissä. Cohen ja kollegat ruiskuttivat maksasta peräisin olevia MCA-38 (LD-MCA-38) -soluja ileokoliseen laskimoon ja havaitsivat, että tavanomaisilla C57BL/6-hiirillä kasvainsolut pysyivät maksassa ja niissä kehittyi maksa-pesäkkeitä, kun taas atymisillä alastomilla hiirillä noin 60 % merkityistä soluista poistui 24 tunnin kuluessa eikä niillä kehittynyt maksa-leesioita [16]. Nude-hiiristä tai poly(I:C):llä käsitellyistä hiiristä peräisin olevat ei-parenkymaaliset maksasolut – mutta eivät käsittelemättömistä tavanomaisista hiiristä peräisin olevat – olivat sytotoksisia LD-MCA-38:lle, ja vastuussa oleva solupopulaatio oli tarttumattomia ja asialo-GM1 (AsGM1)-positiivisia; anti-AsGM1-hoito poisti tämän suojan. Volpe ja kollegat laajensivat näitä havaintoja osoittamalla, että joko anti-AsGM1- tai anti-NK1.1:llä lisäsi huomattavasti maksan pesäkkeitä ja lyhensi elinaikaa, kun taas T-solujen poistaminen anti-Thy1.2:lla vähensi pesäkkeitä merkittävästi, mikä viittaa siihen, että NK-solut, eivätkä T-solut, ovat ensisijaisia efektorisolusoluja, jotka estävät LD-MCA-38:n leviämisen maksaan [17]. Johnkoski ja kollegat osoittivat lisäksi, että yksittäinen LD-MCA-38:n maksapesäke, joka muodostettiin injektoimalla aineen maksakapselin alle, vahvisti maksan ei-parenkymaalisten solujen sytotoksista ja proliferaatiotoimintaa, lisäsi CD8-positiivisten ja γδ-T-solujen osuutta sekä kohotti interleukiini-6:n ja tuumorinekroositekijän pitoisuuksia [18].

Syöpärokotteet ja antigeenien tunnistaminen

MC38-solut ovat toimineet luotettavana alustana kokonaisen kasvainsolun rokotusstrategioiden kehittämiselle ja vertailulle. Hodge ja Schlom vertasivat retroviraalisia ja poxvirusvektoreita (vaccinia) kostimulatorisen molekyylin B7-1 välittämisessä MC38-soluille [19]. Molemmat vektorit indusoivat vastaavanlaisen B7-1-pinta-ilmentymän ja yhtä suuren suojan alkuperäisiä MC38-soluja vastaan 14 päivää myöhemmin. Uudelleenkokeessa 40 päivän kuluttua retroviraalinen rokote oli kuitenkin vähemmän tehokas, ja vakiintuneita keuhkometastaaseja vastaan vaccinia-vektoriin perustuva rokote oli merkitsevästi parempi (P = 0,0351; P = 0,024 vaccinia-immuuneilla hiirillä; P = 0,0014 yhdistetyllä analyysillä). Tutkimuksessa todettiin, että poxviruksen vektoriin perustuva kokonaisia kasvainsoluja sisältävä rokote on vähintään yhtä tehokas ja toisinaan tehokkaampi kuin sen retroviraalinen vastine — havainto, joka vaikutti myöhemmin poxviruksen vektoriin perustuvien syöpärokotteiden kliiniseen soveltamiseen. Lorenz ja kollegat käyttivät MC38-soluja, jotka oli infektoitu rekombinantilla vaccinia-viruksella, joka koodaa hiiren LFA-3:ta (CD48) koodaavalla rekombinanttisella vaccinia-viruksella, osoittaakseen, että LFA-3:n tehostettu ilmentyminen lisäsi T-solujen proliferaatiota, adheesiota ja sytotoksisuutta in vitro ja esti täysin kasvaimen kasvun syngeneisissä C57BL/6-hiirissä, samalla kun se tarjosi osittaisen suojan myöhempää altistusta vastaan tartuttamattomilla emosoluilla [20].

Hampton ja hänen kollegansa sovelsivat SEREX-menetelmää MC38-solujen kasvainantigeenien tunnistamiseen: he immunisoivat C57BL/6-hiiriä MC38-soluilla ja seulovat MC38-soluista johdetun ilmentymiskirjaston immuuniseerumien avulla [21]. Tällä menetelmällä tunnistettiin endogeeninen ekotrooppisen leukemian viruksen vaippaproteiini (env) ja hiiren ATRX-proteiini kasvaimen antigeenikandidaateiksi, mikä laajensi tunnettujen hiiren kasvaimeen liittyvien antigeenien valikoimaa ja tarjosi työkaluja rokotteiden vaikutusmekanismien tutkimiseen. Takeda ja kollegat tuottivat fuusiosoluja MC38-kasvainsoluista ja dendriittisoluista, mukaan lukien kasvainta kantavilta isänniltä eristetyt dendriittisolut, ja osoittivat, että rokottaminen kummallakin valmisteella indusoi yhtä korkean pernasolujen sytolyyttisen aktiivisuuden MC38:ta vastaan ja esti merkittävästi vakiintuneita MC38-keuhkometastaaseja [22].

Erillisessä geeniterapiakokeessa hyödynnettiin immuniteettia α(1,3)-galaktosyyli (αGal)-epitooppia vastaan. Unfer ja kollegat altistivat α(1,3)-galaktosyylitransferaasia (αGT) puuttuville hiirille, joilla ei ihmisten tavoin ole kyseistä epitooppia ja jotka voivat tuottaa anti-Gal-vasta-aineita, αGal:ää ilmentäviä MC38-paksusuolisyöpäsoluja [23]. Kaninpunasoluilla immunisoiduilla hiirillä kehittyi anti-αGal-vasta-ainetiitterit, jotka lähestyivät ihmisen seerumissa havaittuja, pääasiassa IgG1- ja IgG3-tyyppisiä, ja niillä havaittiin parempi eloonjääminen ja hitaampi kasvaimen kehitys verrattuna immunisoimattomiin knockout- ja villityypin verrokkiryhmiin. Tutkimus tarjoaa in vivo -konseptin todistuksen αGT:n toiminnasta itsemurhageeninä paksusuolisyövän geeniterapiassa; αGal-transduktioitujen solujen komplementtivälitteinen lyysi oli aiemmin osoitettu in vitro ihmisen seerumin avulla.

Uudet hoitostrategiat ja lääketestaus

MC38-soluja on käytetty arvioimaan erilaisia farmakologisia ja fysikaalisia hoitomenetelmiä kolorektaalisyöpää vastaan. Kuriyama ja kollegat osoittivat, että elektropermeabilisaatio lisäsi merkittävästi hiiren kolorektaalisyöpäsolujen, mukaan lukien MC38-solujen, herkkyyttä bleomysiinille in vitro, mutta ei 5-fluorourasiilille tai sisplatiinille [24]. Liitännäisissä in vivo -kokeissa bleomysiinin tai sisplatiinin kanssa suoritettu sähkökemoterapia johti ihonalaisien paksusuolisyöpäkasvainten täydelliseen taantumiseen viidellä ja neljällä kahdeksasta eläimestä, mikä johtui lääkeaineen lisääntyneestä kertymisestä kasvaimen sisällä; julkaistussa raportissa ei täsmennetä, kumpaa näistä kahdesta solulinjasta käytettiin näissä siirroissa. Manome ja kollegat käyttivät MC38-soluja osoittaakseen, että ultraäänivälitteisellä geeninsiirrolla voitiin transfektoida paljasta plasmidi-DNA:ta paksusuolisyöpäsoluihin sekä in vitro että syngeneisissä hiirissä kasvavissa MC38-kasvaimissa, mikä osoitti mekaanisen ultraäänikäsittelyn käyttökelpoisuuden ei-viraalisena geeninsiirtotekniikkana [25].

Karboaanilla substituoituja diklofenaakin esilääkkeitä on arvioitu uudelleen MC38-mallin avulla. Uudelleen suunnitellusta sarjasta nido-klusterin sisältävä zwitterioninen amidini tuhosi MC38-solujen elinkelpoisuuden jo alhaisilla mikromolaarisilla pitoisuuksilla, toimimalla pääasiassa solujen jakautumisen voimakkaan eston ja kohtalaisen apoptoosin kautta, johon liittyi reaktiivisten happi- ja typpiyhdisteiden väheneminen, kun taas diklofenaakki itsessään ja karboraanilla substituoidut oksindolit eivät olleet sytotoksisia [26]. MC38-soluja on käytetty myös optogeneettisissä tutkimuksissa: valon ohjaamaa ulospäin suuntautuvaa protonipumppua archaerhodopsin-3:a (AR3) ilmentävät MC38- ja B16F10-solut kokivat apoptoottisen solukuoleman vihreän valon säteilytyksen seurauksena, ja C57BL/6-hiiriin siirretyt AR3:a ilmentävät kasvaimet kutistuivat merkittävästi tai niiden kasvu hidastui säteilytyksen jälkeen [27]. Park ja kollegat käyttivät MC38-soluja paksusuolisyövän verrokkina melanoomaa kohdentavassa geeniterapiatutkimuksessa, jossa hyödynnettiin melanosyyttikohtaisia promoottori-/tehostajakonstruktioita, jotka oli kytketty Escherichia colin puriininukleosidifosfylaasigeeniin; 96 % MC38-soluista säilyi elinkelpoisina esilääkehoidon jälkeen, mikä vahvisti kudokseen rajoittuneen ilmentymisen [28].

Johtopäätös

MC38-solut ovat keskeisessä asemassa paksusuolisyövän ja immuno-onkologian tutkimuksessa. Niiden syngeeninen yhteensopivuus C57BL/6-hiirien kanssa, suuri mutaatiokuorma, runsas neoantigeenikenttä ja herkkyys immuunivalvontapisteiden estäjille tekevät niistä yhdessä yhden informatiivisimmista prekliinisistä malleista paksusuolen kasvaimien, CD8-positiivisten T-lymfosyyttien vasteiden, kasvaimiin liittyvien makrofagien, syöpärokotteiden sekä ohjelmoidun solukuoleman 1-reseptorin signalointireitin biologian tutkimuksessa. Vuosikymmenten aikana julkaistut tutkimukset ovat vahvistaneet mallin pätevyyden geeniterapiassa, adheesiobiologiassa, maksametastaasien tutkimuksessa ja uusien lääkkeiden arvioinnissa, kun taas tuoreemmat tutkimukset, joissa hyödynnetään solunulkoisia vesikkeleitä, PET-kuvantamista ja optogenetiikkaa, laajentavat edelleen sen kliinistä merkitystä. Koska alalinjojen välillä on todettu eroja, alkuperä tulisi kirjata ja genotyyppi tarkistaa jokaisessa tutkimuksessa. Tutkijat, jotka tarvitsevat luotettavan, hyvin karakterisoidun hiiren paksusuolisyöpämallin, voivat tilata MC38-soluja tai tiedustella niistä suoraan osoitteesta cytion.com.

Keskeiset julkaisut

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ, et al. (1975) Kasvaimen indusoitumissuhteet siirrettävien paksusuolisyöpien kehittymisessä hiirillä kemoterapiatutkimuksia varten, sekä huomautus karsinogeenien rakenteesta. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) Hiiren paksusuolen adenokarsinoomat: menetelmät selektiiviseen in vitro -viljelyyn. 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, ym. (2023) Kahdesta eri lähteestä peräisin olevat MC38-kolorektaaliset kasvainsolulinjat osoittavat huomattavia eroja transkriptiomissa, mutanomissa ja neoantigeenien ilmentymisessä. Frontiers in Immunology 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A, ym. (2005) Hiiren paksusuolisyöpäsolut, jotka on kehitetty tuottamaan runsaasti kokeellisia maksametastaaseja, kasvavat kiihtyvästi ja kiinnittymisriippumattomasti. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT, ym. (2014) Immunogeenisten tuumorimutaatioiden ennustaminen yhdistämällä massaspektrometriaa ja eksomisekvensointia. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z, ym. (2014) Hiirisolulinjojen SNP-array-profiilointi tunnistaa niiden alkuperäiset kannat ja paljastaa ristikontaminaatiota sekä laajalle levinnyttä aneuploidiaa. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY ym. (2016) Rotan paksusuolisyövän MCA38-solulinjan koko mitokondriaalisen genomin sekvenssi. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — katso varoitus Cellosaurus-tietueessa CVCL_B288.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC ym. (2019) Sialihapon aineenvaihdunnan häiriö edistää kasvaimen kasvua lisäämällä CD8+ T-solujen apoptoosia. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J, ym. (2023) Lineaariset peptidipohjaiset PET-merkkiaineet PD-L1:n kuvantamiseen kasvaimissa. Molecular Pharmaceutics 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) Interferoni-alfa-geeniterapia yhdistettynä CD80-transduktiin vähentää tuumorigeenisyyttä ja vakiintuneen kasvaimen kasvua heikosti immunogeenisissä kasvaimimalleissa. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) Interferoni-alfa- ja interleukiini-12-geeniterapia syövän hoidossa: interferoni-alfa indusoi kasvainkohtaisia immuunivasteita, kun taas interleukiini-12 stimuloi epäspesifistä tuhoamista. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
12. Rossowska J, Anger N, Wegierek K, ym. (2019) Interleukiini-12:n ja TGF-β1:n shRNA:n yli-ilmentymistä sisältävien geneettisesti muunnettujen hiiren paksusuolisyöpäsolujen vapauttamien solunulkoisten vesikkelien antituumoripotentiaali. Frontiers in Immunology 10:211. PMID: 30814999 · DOI: 10.3389/fimmu.2019.00211
13. Xing H, Liang C, Xu X, ym. (2020) GARP-ilmentymisen vaimennuksen seurauksena syntyvät mesenkymaaliset stroma-/kantasolumaiset solut estävät hiiren paksusuolisyöpäsolujen (MC38) solujen lisääntymistä ja invaasiota eksosomien välityksellä. 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:lla aktivoitujen hiiren T-solujen adheesio syngeneisiin paksusuolen adenokarsinoomasoluihin säätelevät eri tavoin proteiinityrosiinikinaasi-, proteiinikinaasi C- ja cAMP-riippuvaiset reitit efektorisolussa. Biochemical and Biophysical Research Communications 255:460–465. PMID: 10049731 · DOI: 10.1006/bbrc.1999.0232
15. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (2002) Adenosiini estää alfa(4)beeta(7)-integrinivälitteistä T-lymfosyyttien adheesiota paksusuolen adenokarsinoomasoluihin. Experimental Cell Research 276:90–100. PMID: 11978011 · DOI: 10.1006/excr.2002.5514
16. Cohen SA, Tzung SP, Doerr RJ, Goldrosen MH (1990) Athymisistä nude-hiiristä tai polyinosiini-polysytidiinihapolla käsitellyistä hiiristä peräisin olevien asialo-GM1-positiivisten maksasolujen rooli paksusuolesta peräisin olevien kokeellisten maksametastaasien estämisessä. Cancer Research 50:1834–1840. PMID: 2306736
17. Volpe CM, Mehta N, Kim U, ym. (1999) AsGM1+ NK-solut estävät tunkeutuvien LD-MCA-38-kasvainsolujen etäpesäkkeiden muodostumista alastomissa hiirissä. 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) Maksametastaasit muuttavat hiiren maksan ei-parenkymaalisten solujen immuunitoimintaa. Archives of Surgery 127:1325–1329. PMID: 1444795 · DOI: 10.1001/archsurg.1992.01420110073015
19. Hodge JW, Schlom J (1999) Vertailevia tutkimuksia retroviruksen ja poxviruksen vektoreista kokonaisissa kasvainsolurokotteissa. Cancer Research 59:5106–5111. PMID: 10537283
20. Lorenz MG, Kantor JA, Schlom J, Hodge JW (1999) Hiiren LFA-3-analogia ilmentävien kasvainsolujen rekombinantin vaccinia-viruksen välityksellä aikaansaama kasvaimenvastaisen immuniteetin induktio. Human Gene Therapy 10:623–631. PMID: 10094205 · DOI: 10.1089/10430349950018698
21. Hampton TA, Conry RM, Khazaeli MB, ym. (2000) SEREX-analyysi tuumoriantigeenien tunnistamiseksi adenokarsinooman hiirimallissa. Cancer Gene Therapy 7:446–455. PMID: 10766351 · DOI: 10.1038/sj.cgt.7700124
22. Takeda A, Homma S, Okamoto T, ym. (2003) Epäkypsien dendriittisolujen ja kasvainsolujen fuusiot indusoivat voimakasta kasvaimenvastaista immuniteettia. 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) Immuniteetti alfa(1,3)-galaktosyyliepitopia vastaan tarjoaa suojan hiirille, joille on annettu alfa(1,3)-galaktosyylitransferaasia ilmentäviä paksusuolisyöpäsoluja: uusi itsemurhageeni syövän geeniterapiaan. Cancer Research 63:987–993. PMID: 12615713
24. Kuriyama S, Matsumoto M, Mitoro A, ym. (2000) Sähkökemoterapia paksusuolisyövän hoidossa yleisesti käytetyillä kemoterapeuttisilla aineilla hiirimallissa. Digestive Diseases and Sciences 45:1568–1577. PMID: 11007108 · DOI: 10.1023/a:1005565027969
25. Manome Y, Nakamura M, Ohno T, Furuhata H (2000) Ultraääni helpottaa paljaan plasmidi-DNA:n siirtymistä paksusuolisyöpäsoluihin in vitro ja in vivo. Human Gene Therapy 11:1521–1528. PMID: 10945766 · DOI: 10.1089/10430340050083252
26. Selg C, Gordić V, Krajnović T, ym. (2024) Diklofenaakkipohjaisten karboraanilla substituoitujen aihiolääkkeiden uudelleensuunnittelu ja arviointi sekä niiden syövänvastainen potentiaali. Scientific Reports 14:30488. PMID: 39681576 · DOI: 10.1038/s41598-024-81414-x
27. Nakao S, Kojima K, Sato K, ym. (2025) Optogeneettinen syöpähoito käyttäen valokäyttöistä ulospäin suuntautuvaa protonipumppua rodopsiinia, archaerhodopsiini-3:a (AR3). Journal of the American Chemical Society 147:44131–44140. PMID: 41186408 · DOI: 10.1021/jacs.5c13053
28. Park BJ, Brown CK, Hu Y, ym. (1999) Melanoomakohtaisen geeniekspression vahvistaminen tandem-melanosyyttikohtaisella tehostajalla johtaa puriininukleosidifosforylaasigeenin lisääntyneeseen sytotoksisuuteen melanoomassa. Human Gene Therapy 10:889–898. PMID: 10223723 · DOI: 10.1089/10430349950018292

Kirjallisuustiedot ja tiivistelmät haettu PubMedista. Solulinjan metatiedot Cellosaurus-tietokannan MC-38-merkinnästä (RRID:CVCL_B288).