Bevezetés

Az MC38 sejtvonal – amelyet MCA-38, MCA 38, MCA38, MC-38, MC-38 B/6, Mouse Colon 38, Colon 38, Colon-38, Colon38, Murine Carcinoma-38 és C38 néven is ismert (Cellosaurus hozzáférési szám: CVCL_B288) — a kolorektális rák és az immuno-onkológiai kutatások egyik legszélesebb körben alkalmazott egérmodellje. Az anya-daganatot 1,2-dimetilhidrazin (DMH) karcinogénnel indukálták C57BL/6 egerekben, és erről Corbett és munkatársai számoltak be 1975-ben [1]; a sejtvonalat ezt követően 1976-ban Tan, Holyoke és Goldrosen tenyésztette ki laboratóriumi körülmények között [2]. A C57BL/6 egerekkel való szingénikus kompatibilitása, magas mutációs terhelése, valamint az immunellenőrző pont-gátlókra adott válaszképessége miatt az MC38 sejtek elengedhetetlen eszközzé váltak a vastagbél-daganatok, a rák elleni vakcinák, a CD8-pozitív T-limfocita-válaszok, a tumorhoz kapcsolódó makrofágok, valamint a programozott sejthalál 1-receptor (PD-1) jelátviteli út biológiájának kutatásában. A modell továbbra is alapját képezi a rákimmunterápia, a génterápia és a neoantigének felfedezésének terén elért előrelépéseknek.

Főbb tanulságok

• Az MC38 egy C57BL/6 egérfajjal szingénikus, egér vastagbél-adenokarcinóma sejtvonal, amelyet egy DMH-val indukált daganatból nyertek.
• A sejtvonal magas mutációs terheléssel rendelkezik, és olyan neoantigéneket fejez ki, amelyeket a CD8-pozitív T-limfociták felismernek — azonban az, hogy mely neoantigének vannak jelen, az alvonalaktól függ (lásd alább).
• Az MC38 érzékeny az immunellenőrző pont-gátlókra, ezért széles körben alkalmazott modell a PD-1/PD-L1 jelátviteli út kutatásában.
• A modellt széles körben alkalmazzák a rák elleni vakcinák fejlesztésében, a citokin-génterápiában és a tumorimmunológiai kutatásokban.
• Jelentős genomikus és transzkriptomikus különbségek figyelhetők meg a különböző tárolókból származó MC38 altörzsek között. A jól ismert Rpl18 és Adpgk neoepitópok jelen vannak a leideni alvonalban (MC38-L), de hiányoznak a Kerafast/NCI alvonalból (MC38-K), amelyet ezért a megfelelő T-sejtek nem ismernek fel. Elengedhetetlen a gondos beszerzés és a származás dokumentálása. [3]
• Számos génmódosított vonal (knockout, riporter, túltermelő) áll rendelkezésre, amelyek bővítik a modell kísérleti sokoldalúságát.

Mi az az MC38?

Az MC38 egy egér eredetű, átültethető vastagbél-adenokarcinóma sejtvonal, amelyet a Cellosaurus adatbázisban rákos sejtvonalként sorolnak be (CVCL_B288). A vonalat egy ismeretlen korú, vastagbél-adenokarcinómával rendelkező nőstény C57BL/6 egérből nyerték (egér vastagbél-adenokarcinóma, NCIt C120044). Corbett és munkatársai négy beltenyésztett egérvonalban összesen 82 vastagbél-daganatot indukáltak annak a szisztematikus erőfeszítésnek a részeként, amelynek célja transzplantálható vastagbél-daganatmodellek létrehozása volt kemoterápiás vizsgálatokhoz; négy daganat túlélte az első transzplantációt, és sorozatos passzálásba került [1]. Tan, Holyoke és Goldrosen ezt követően leírták az MCA-38 sejtvonal in vitro szelektív tenyésztésének módszereit, megjegyezve, hogy a fibroblaszt-szerű elemek tripszin-kezeléssel eltávolíthatók, így stabil epiteliális populációt kapva [2]. A Cellosaurus az MC38 esetében 24,3 órás duplázódási időt ad meg [4], és a sejtvonal adhezív tenyészetként kerül fenntartásra. Az omikai jellemzés magában foglalta a teljes exom szekvenálását, a transzkriptomikai vizsgálatokat mikroarray és RNA-seq segítségével, az MHC I. osztályú peptidom proteomikai elemzését, az SNP-array elemzést, valamint a mitokondriális genom szekvenálását. (A Cellosaurus a peptidóm-bejegyzést a „HLA I. osztályú peptidóm” általános megnevezés alatt rögzíti; az egérsejtek az H-2, nem pedig a HLA molekulákon mutatják be a peptideket.)

MC38 sejtkultúra – információk

Megjegyzés az alvonal-specifikus feltételekről: a fenti tápközeg a Kerafast/NCI-ből származó alvonal (MC38-K) esetében közölt tenyésztési feltételeknek felel meg. A Leiden-alvonalat (MC38-L) 8% FBS-t, 2 mM L-glutamint és 50 µM 2-merkaptoetanolt tartalmazó IMDM-ben tenyésztik. [3]. A felhasználóknak be kell tartaniuk a szolgáltatójuk által meghatározott feltételeket.

Az MC38 sejtek előnyei

Az egyik legfőbb erőssége a MC38 sejtek az, hogy szingénikus kompatibilitást mutatnak a széles körben elérhető C57BL/6 egérvonalal. Ez a kompatibilitás lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a tumor–immunrendszer közötti kölcsönhatásokat teljes mértékben immunkompetens gazdaszervezetben tanulmányozzák, elkerülve ezzel az immunhiányból fakadó zavaró tényezőket, amelyek korlátozzák a xenotranszplantációs modellek transzlációs értékét. Az ép immunrendszer lehetővé teszi a CD8-pozitív T-limfocita-válaszok, a tumorhoz kapcsolódó makrofágok biológiájának, a természetes gyilkos sejtek aktivitásának, valamint az adaptív és veleszületett daganatellenes immunitás teljes spektrumának alapos értékelését.

Mivel a szülői daganatot DMH-val kémiailag indukálták, az MC38 magas tumorális mutációs terheléssel rendelkezik, és immunogén neoantigéneket fejez ki, amit teljes exomszekvenálással és MHC I. osztályú peptidom-elemzéssel jellemeztek [5]. Ez a neoantigénekben gazdag háttér teszi a modellt érzékenyvé a programozott sejthalál 1-receptor (PD-1) útvonalát célzó immunellenőrző pont-gátlókra [3], ami egyike azoknak az okoknak, amelyek miatt gyakran használják az ilyen terápiákra reagáló, hipermutált emberi vastagbélrák-alcsoport analógjaként. A sejtvonal immunterápiára adott reakcióképessége miatt az új immunellenőrző pont-gátlók kombinációinak és rákellenes vakcináknak az értékelésére szolgáló standard preklinikai eszközök közé tartozik. Megjegyzendő, hogy a jelen lévő specifikus neoantigének a használt alvonalaktól függenek [3].

A génmódosított MC38-származékvonalak kiterjedt ökoszisztémája tovább bővíti a modell alkalmazási körét. Az olyan immunszabályozókat célzó knockout vonalak, mint a PD-L1 (Cd274), a B2m és a CD47, valamint a luciferázt vagy fluoreszcens fehérjéket expresszáló riportervonalak a Cellosaurus adatbázisban a CVCL_B288 származékaként szerepelnek, és kész eszközöket nyújtanak mechanisztikai és in vivo képalkotó vizsgálatokhoz. Körülbelül 24 órás duplázódási idő [4] elősegíti a kísérletek hatékony lebonyolítását, valamint a sejtvonal genetikai manipulációra való alkalmasságát – lentivírus segítségével [12], retrovírus [10], valamint az elektroporáció [3] — ezt számos publikált tanulmány is alátámasztotta.

Az MC38 sejtek korlátai

Az MC38-modell egyik kritikus korlátja a különböző eredetű alvonalak között megfigyelt, dokumentált heterogenitás. Schrörs és munkatársai 2023-ban végzett tanulmányában összehasonlító exom- és transzkriptom-szekvenálást hajtottak végre a Kerafastból származó MC38-sejtekre (NCI/NIH eredetű, MC38-K) és a Leideni Egyetemi Orvostudományi Központ gyűjteményéből (MC38-L) származó MC38 sejtek exom- és transzkriptom-szekvenálását, és jelentős különbségeket találtak a mutációs profilokban, a ploidiában és a neoantigének expressziójában [3]. Az MC38-L körülbelül 1,3-szer több egy nukleotid-variánst, valamint kis beillesztést és deléciót tartalmazott, mint az MC38-K, a nem szinonim variánsok mindössze 35,3%-a, a fúziós génesemények pedig 5,4%-a volt közös, és a becsült ploidia az MC38-K esetében kettő, az MC38-L esetében pedig öt volt. Döntő jelentőségű, hogy a jól jellemzett Rpl18 és Adpgk neoepitópok hiányoztak az MC38-K-ból, így az ellenük termelt T-sejtek felismerték és elpusztították az MC38-L-t, az MC38-K-t azonban nem. Az egy MC38-alvonalon kapott eredmények ezért nem feltétlenül reprodukálhatók más forrásból származó sejtekkel.

Általánosabban véve az SNP-array-alapú profilalkotás rávilágított az aneuploidia és a keresztfertőzés problémájára a gyakran használt egérsejtvonalak körében; az MC38 az említett panelben szereplő 99 vonal egyike volt, amelyek közül 15 jelentősen eltért a számukra jelentett genetikai háttértől [6]. A tanulmány nem jelenti az MC38 esetében konkrét hitelesítési hibát, de rámutat arra, hogy a STR-profilozás önmagában nem feltétlenül képes megkülönböztetni az ugyanabból a beltenyésztett törzsből származó alvonalakat, és nem tár fel kariotípusbeli változásokat. Az MC38-cal dolgozó kutatóknak szigorú hitelesítési módszereket kell alkalmazniuk, és minden egyes tanulmányban dokumentálniuk kell a felhasznált sejtek pontos eredetét.

Az MC38 immunogenitásával kapcsolatos terminológia körültekintést igényel. Az 1990-es évekből és a 2000-es évek elejéről származó cikkek rendszeresen „gyengén” vagy „alig” immunogén daganatként írják le az MC38-at, mivel a módosítatlan sejtek fokozatosan szaporodnak az immunkompetens C57BL/6 egerekben [10] [11] [19]. A kortárs immuno-onkológiai szakirodalom ezzel szemben inkább a betegség magas mutációs terhelését és a checkpoint-gátlókra való érzékenységét hangsúlyozza [3]. Mindkét leírás a maga kontextusában helytálló, ezért az olvasóknak nem szabad azokat egymásnak ellentmondónak tekinteniük.

Mint kémiailag indukált egérdaganat, az MC38 nem tartalmazza az emberi vastagbélrákra jellemző hajtómutációs szekvenciát. A Cellosaurus adatbázis nem tartalmaz kurált szekvenciaváltozási bejegyzést erre a vonalra vonatkozóan, de az annotáció hiánya nem bizonyítja, hogy ne lennének hajtómutációk: Schrörs és munkatársai például Smad4-mutációt mutattak ki az MC38-L-ben, amely az MC38-K-ban nem volt jelen. [3]. Mivel a két alvonal olyan jelentősen eltér egymástól, kerülni kell az MC38 „általános” mutációs profiljára vonatkozó általánosító kijelentéseket, és a kutatóknak ellenőrizniük kell a saját tenyészállományuk genotípusát. Végül a Cellosaurus-bejegyzés figyelmeztetést tartalmaz egy közzétett MCA38 mitokondriális genommal kapcsolatban: a letétbe helyezett szekvencia (KM820832.1) egy patkányszekvencia, amelyet „406-os patkányizolátumból” származónak jelöltek meg, annak ellenére, hogy az MC38 egér eredetű. [7], ami jól szemlélteti, mennyire fontos a vonalhoz kapcsolódó, publikált szekvenciaadatok ellenőrzése.

A teljes műszaki adatok megtekintése és megrendelés

Az MC38 sejtek alkalmazásai

Rákimmunterápia és immunellenőrző pontok kutatása

Az MC38 modell a magas mutációs terhelése és a PD-1/PD-L1 blokádra való érzékenysége miatt az immunellenőrző pontok gátlóinak kutatásának sarokkövévé vált. Yadav és munkatársai az MC38-at egy második egérmodellel együtt használták egy tömegspektrometriai–exomszekvenálási eljárás kidolgozására és validálására, amelynek célja az immunogén tumormutációk előrejelzése. A több mint 1 300 azonosított aminosav-változás közül körülbelül 13%-ról jósolták, hogy kötődik az MHC I. osztályhoz, amelyeknek csak egy kis részét erősítette meg a tömegspektrometria; a szerkezeti modellezés azt mutatta, hogy az oldószernek kitett mutációk voltak az immunogén mutációk, és az egerek vakcinázása megerősítette, hogy minden előre jelzett peptid terápiásan aktív T-sejt-válaszokat váltott ki [5]. Ez a mérföldkőnek számító tanulmány az MC38-at a neoantigének felfedezésének referencia-rendszerévé tette, és segített meghatározni azokat az elveket, amelyeket ma a személyre szabott rákvakcina-fejlesztés során alkalmaznak.

A glikánok által közvetített immunszabályozás kutatása is az MC38-ra támaszkodott. Cornelissen és munkatársai CRISPR/Cas9-et használtak a CMAS gén kiiktatására, amely a szialilációs útvonal egyik kulcsfontosságú enzimét kódolja, és ezzel teljesen megszüntették a sejtfelszíni szialinsav expresszióját [8]. A várakozásokkal ellentétben ezek a teljesen desializált MC38-sejtek in vivo jelentősen gyorsabban növekedtek, mint a kontrollok, csökkent CD8-pozitív T-sejt-gyakoriságot mutattak a daganat belsejében, és antigénfüggetlen módon indukálták a CD8-pozitív T-sejtek apoptózisát. Az alacsony CMAS-expresszió egy humán kolorektális rákos kohorszban a rövidebb recidíva-mentes túléléssel is korrelált. A munka ezért figyelmeztetésként szolgál a tumor sialilációjának megszüntetésére irányuló terápiás stratégiák számára, és az MC38-at értékes rendszerként pozícionálja a glikán–immun kölcsönhatások feltárásához.

A PD-L1 képalkotása új PET-tracerrel egy másik aktív alkalmazási területet jelent. Két lineáris peptid-alapú radioaktív tracer, a [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201 és annak dimerje, a HKP2202, validálásra került MC38 vastagbélrák- és B16F10 melanóma-allograftokat hordozó egérmodellekben, ahol a PD-L1-expressziót immunfluoreszcenciával és immunhisztokémiával igazolták mind a sejtvonalakban, mind azok daganataiban [9]. A kompetitív kötődési és blokkolási vizsgálatok megerősítették a célspecifitást, míg a PET-képalkotás és az ex vivo biodisztribúció jelentős tumorfelvételt és gyors kiürülést mutatott a vérből és a fő szervekből. Az MC38-allograftok így az egyik referenciaplatformot jelentették a nyomjelző specifikusságának értékeléséhez a nem invazív immunkontrollpont-képalkotás transzlációs fejlesztése során.

Citokin-génterápia és módosított extracelluláris vezikulák

Az MC38 sejteket széles körben használták alacsony immunogenitású modellként a citokin-alapú génterápiás stratégiák tesztelésére. Hiroishi és munkatársai kimutatták, hogy az MC38 sejtek interferon-alfa (IFN-α) génnel történő transzdukciója a módosított sejtek kilökődését okozta 15 immunkompetens egér közül 13-ban, és hogy az IFN-α-val és CD80-nal transzdukált sejtek keverése szinergikus daganatellenes hatást eredményezett, 15 állatból 14-ben kilökődéssel [10]. Eguchi és munkatársai kiterjesztették ezt a munkát azáltal, hogy közvetlenül összehasonlították az IFN-α és az interleukin-12 (IL-12) génterápiát az MC38-ban, és megállapították, hogy az IFN-α daganatspecifikus citotoxikus T-limfocita-válaszokat és tartós immunitást váltott ki, míg az IL-12 elsősorban nem specifikus sejtpusztítást váltott ki, amelyben mind a CD8-pozitív T-sejtek, mind a természetes gyilkos sejtek részt vettek [11].

Rossowska és munkatársai döntő jelentőségű hozzájárulást tettek ehhez a területhez azzal, hogy úgy módosították az MC38-sejteket, hogy azok immunstimuláló anyagokkal töltött extracelluláris vezikulákat (EV-ket) bocsássanak ki [12]. Lentivirális vektorok felhasználásával a szerzők olyan MC38-alvonalakat hoztak létre, amelyek túltermelték az egér IL-12-t, a TGF-β1-et célzó shRNA-t fejezték ki, vagy mindkettőt, és kimutatták, hogy a szülősejtek genetikai módosítása hatékony módszer a kívánt molekulák bejuttatására mind a daganatból származó exoszómákba, mind a mikrovezikulákba. A módosított exoszómák gátolták a tumor növekedését olyan egerekben, amelyek szubkután MC38-tumorral rendelkeztek, míg a nem módosított sejtekből származó exoszómák nem. A leghosszabb ideig tartó hatáshoz dendritikus sejtekre épülő vakcinákkal való kombinációra volt szükség, amelyek helyreállították a tumorellenes immunitást és szisztémás Th1-választ váltottak ki [12]. A tanulmány megállapította, hogy a módosított, MC38-ból származó exoszómák inkább egy specifikus daganatellenes választ támogató adjuvánsként működnek, mintsem önálló vakcinaként.

A mezenchimális stromasejtekből származó exoszómákat szintén vizsgálták az MC38-as kontextusban. Xing és munkatársai lecsökkentették a GARP-kifejeződést a mesenchimális stromális sejtekben, és kimutatták, hogy ezekből a sejtekből származó exoszómák (siGARP-MSC) in vitro gátolták az MC38-sejtek szaporodását, migrációját és invázióját, csökkentették az IL-6 szekrécióját, és részben inaktiválták a JAK1/STAT3 jelátviteli útvonalat [13]. Ez egy parakrin tengelyt azonosít a stromális és a tumorsejtek között, amely terápiás célpontként szolgálhat, bár az eredmények eddig sejtkultúrára korlátozódnak. Ezek a tanulmányok együttesen szemléltetik az MC38-modell sokoldalúságát a sejtmentes és vezikulákon alapuló immunterápiás stratégiák értékelése terén.

Tumorimmunológia, adhézió és immunelkerülés

A T-limfociták és az MC38 tumorsejtek közötti kölcsönhatás részletes mechanisztikai vizsgálat tárgyát képezte. MacKenzie, Hoskin és Blay először számoltak be arról, hogy az anti-CD3-aktivált T-sejtek MCA-38 sejtekhez való adhézióját elsősorban a VLA-4 (α4β1) integrin közvetítette, és hogy ezt a fehérje-tirozin-kináz és a protein-kináz C jelátvitel elősegítette, míg a cAMP-függő útvonalak gátolták, a szabályozó mechanizmus pedig túlnyomórészt az effektorsejtben helyezkedett el [14]. Ugyanezen kutatócsoport egy későbbi tanulmánya pontosította a képet: az α4- vagy β7-ellenes antitestek, illetve a tumorsejtek VCAM-1-je ellen irányuló antitestek gátolták az adhéziót, míg a β1-ellenes antitestek nem, így az α4β7–VCAM-1 párosot azonosították domináns tengelyként. Ez a munka azt is kimutatta, hogy az adenozin – egy hipoxiás tumoros mikrokörnyezetekben gazdagon jelen lévő nukleozid – kifejezetten az α4β7 funkciójának blokkolásával gátolja a T-sejtek adhézióját [15]. Az olvasók figyelmét felhívjuk arra, hogy a két cikk különböző β-szubegységeket rendel ugyanahhoz az interakcióhoz.

A természetes gyilkos sejtek szerepét az MC38 májmetasztázisok szabályozásában mind immunokompetens, mind immunhiányos gazdaszervezetekben vizsgálták. Cohen és munkatársai májból származó MCA-38 (LD-MCA-38) sejteket injektáltak az ileokoliális vénába, és megállapították, hogy a hagyományos C57BL/6 egerek a tumorsejteket a májban tartották, és májgócok alakultak ki náluk, míg az atimikus meztelen egerek 24 órán belül a jelölt sejtek mintegy 60%-át eltávolították, és nem alakultak ki náluk májléziók [16]. A meztelen vagy poli(I:C)-vel kezelt egerekből származó, nem parenchimális májsejtek – de a kezeletlen hagyományos egerekből származók nem – citotoxikus hatást gyakoroltak az LD-MCA-38-ra, és az ezért felelős populáció nem tapadó és asialo-GM1 (AsGM1)-pozitív volt; az anti-AsGM1-kezelés megszüntette ezt a védelmet. Volpe és munkatársai kiterjesztették ezeket az eredményeket, és kimutatták, hogy akár anti-AsGM1, akár anti-NK1.1-vel történő kimerítés jelentősen megnövelte a májban kialakuló gócok számát és lerövidítette a túlélést, míg a T-sejtek anti-Thy1.2-vel történő kimerítése jelentősen csökkentette a gócok számát, ami arra utal, hogy az LD-MCA-38 májmetasztázisát elsősorban az NK-sejtek, nem pedig a T-sejtek gátolják [17]. Johnkoski és munkatársai továbbá kimutatták, hogy az LD-MCA-38 egyetlen májfókusza – amelyet a májkapszula alá történő injekcióval hoztak létre – fokozta a máj nem parenchimális sejtjeinek citotoxikus és proliferatív funkcióját, növelte a CD8-pozitív és a γδ T-sejtek arányát, valamint emelte az interleukin-6 és a tumornekrózis-faktor szintjét [18].

Rák elleni vakcinák és antigénazonosítás

Az MC38 sejtek megbízható platformként szolgáltak a teljes tumorsejt-vakcina stratégiák kidolgozásához és összehasonlításához. Hodge és Schlom összehasonlították a retrovirális és a poxvírus (vaccinia) vektorokat a B7-1 ko-stimuláló molekula MC38 sejtekbe történő bejuttatására [19]. Mindkét vektor egyenértékű B7-1 felszíni expressziót váltott ki, és 14 nappal később egyformán védett a natív MC38-sejtekkel történő provokáció ellen. A 40 nap múlva végzett ismételt provokáció során azonban a retrovirális vakcina kevésbé volt hatékony, és a kialakult tüdőáttétek ellen a vaccinia-vektoros vakcina szignifikánsan hatékonyabbnak bizonyult (P = 0,0351; P = 0,024 a vakcinia-immun egerekben; P = 0,0014 a kombinált elemzésben). A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a poxvírus-vektorral készült teljes tumorsejt-vakcina legalább annyira hatékony, mint retrovirális megfelelője, sőt néha hatékonyabb is – ez az eredmény alapot adott a poxvírus-vektorral készült rákvakcinák későbbi klinikai alkalmazásához. Lorenz és munkatársai MC38 sejteket használtak, amelyeket olyan rekombináns vakcinia-vírussal fertőztek meg, amely egér LFA-3-at kódol (CD48)-t kódoló rekombináns vakcinia-vírussal fertőzött MC38 sejteket használtak annak igazolására, hogy az erőltetett LFA-3 expresszió in vitro fokozta a T-sejtek proliferációját, adhézióját és citotoxicitását, valamint teljesen megakadályozta a tumor növekedését szingén C57BL/6 egerekben, miközben részleges védelmet nyújtott a későbbi, fertőzetlen szülői sejtekkel történő provokáció ellen [20].

A SEREX-módszerrel történő tumorantigén-azonosítást Hampton és munkatársai alkalmazták az MC38-ra: C57BL/6 egereket immunizáltak MC38-sejtekkel, majd immunszerumokkal szűrték át az MC38-ból származó expressziós könyvtárat [21]. Ez a módszer az endogén ekotróp leukémia-vírus burkoló (env) fehérjét és az egér ATRX fehérjét azonosította potenciális tumorantigénekként, bővítve ezzel az ismert egér tumorhoz kapcsolódó antigének repertoárját, és eszközöket biztosítva a vakcinák mechanizmusának vizsgálatához. Takeda és munkatársai fúziós sejteket hoztak létre MC38-daganatsejtekből és dendritikus sejtekből – beleértve a daganatos gazdaszervezetekből izolált dendritikus sejteket is –, és kimutatták, hogy mindkét készítménnyel végzett vakcinázás egyformán magas citolitikus aktivitást váltott ki a lépsejtekből az MC38 ellen, és jelentősen gátolta a kialakult MC38-tüdőáttéteket [22].

Egy másik, egyedi génterápiás megközelítés az α(1,3)-galaktoszil (αGal) epitóp iránti immunitást használta ki. Unfer és munkatársai α(1,3)-galaktosziltranszferáz (αGT) knockout egereket – amelyek az emberhez hasonlóan nem rendelkeznek az epitóppal, és képesek anti-Gal antitesteket termelni – αGal-t expresszáló MC38 vastagbélráksejtekkel fertőzték meg [23]. A nyúl vörösvérsejtekkel immunizált egereknél az emberi szérumban megfigyeltekhez közeli anti-αGal-titerek alakultak ki – elsősorban IgG1 és IgG3 –, és a nem immunizált knockout, valamint a vad típusú kontrollokhoz képest javult a túlélésük, és lassabb volt a daganat kialakulása. A tanulmány in vivo bizonyítékot szolgáltat az αGT-nek mint öngyilkos génnek a kolorektális rák génterápiájában betöltött szerepére; az αGal-lel transzdukált sejtek komplement-mediált lízisét korábban in vitro már kimutatták emberi szérum felhasználásával.

Újszerű terápiás stratégiák és gyógyszervizsgálatok

Az MC38 sejteket számos, vastagbélrák elleni farmakológiai és fizikai kezelési módszer értékelésére alkalmazták. Kuriyama és munkatársai kimutatták, hogy az elektropermeabilizáció in vitro jelentősen megnövelte az egér kolorektális ráksejtek – beleértve az MC38-at is – bleomicin iránti érzékenységét, bár a 5-fluorouracil vagy a ciszplatin esetében nem [24]. A kísérő in vivo kísérletekben a bleomicinnel vagy ciszplatinnal végzett elektrokemoterápia a nyolc állat közül ötnél, illetve négynél a szubkután kolorektális daganatok teljes visszafejlődését eredményezte, ami a daganat belsejében megnövekedett gyógyszerfelhalmozódásnak tulajdonítható; a közzétett jelentés nem határozza meg, hogy a két sejtvonal közül melyiket használták ezekhez a transzplantációkhoz. Manome és munkatársai MC38-sejteket használtak annak igazolására, hogy az ultrahang által közvetített génbejuttatás révén meztelen plazmid-DNS transzfektálható vastagbél-karcinóma sejtekbe mind in vitro, mind szingénikus egerekben növekvő MC38-daganatokban, ezzel bizonyítva a mechanikus ultrahangkezelés megvalósíthatóságát nem vírusos génátviteli technikaként [25].

A karboránnal szubsztituált diklofenak-prodrugokat az MC38-modell segítségével újraértékelték. Az újratervezett sorozat közül egy nido-klasztert hordozó zwitterionos amidin már alacsony mikromoláris tartományban is megszüntette az MC38 sejtek életképességét, elsősorban a sejtosztódás erős gátlása és mérsékelt apoptózis révén, amelyet a reaktív oxigén- és nitrogénfajok kimerülése kísért, míg maga a diklofenak és a karboránnal szubsztituált oxindolok nem voltak citotoxikusak [26]. Az MC38-sejteket optogenetikai megközelítésekben is alkalmazták: a fényvezérelt kifelé irányuló protonpumpát, az archaerhodopsin-3-at (AR3) expresszáló MC38- és B16F10-sejtek zöld fény besugárzása hatására apoptotikus sejthalált szenvedtek, és a C57BL/6 egerekbe átültetett, AR3-at expresszáló daganatok a besugárzás után jelentős zsugorodást vagy gátolt növekedést mutattak [27]. Park és munkatársai egy melanómát célzó génterápiás vizsgálatban az MC38-sejteket vastagbélrákos kontrollként használták, kihasználva az Escherichia coli purin-nukleozid-foszforiláz génhez kapcsolt, melanocita-specifikus promóter/enhancer konstrukciókat; az MC38-sejtek 96%-a életképes maradt a prodrug-kezelés után, ami megerősítette a szövetre korlátozott expressziót [28].

Következtetés

Az MC38-sejtek központi szerepet töltenek be a kolorektális rák és az immuno-onkológiai kutatásokban. A C57BL/6 egerekkel való szingén kompatibilitásuk, magas mutációs terhelésük, gazdag neoantigén-környezetük, valamint az immunellenőrző pont-gátlók iránti érzékenységük együttesen a vastagbél-daganatok, a CD8-pozitív T-limfocita-válaszok, a tumorhoz kapcsolódó makrofágok, a rák elleni vakcinák, valamint a programozott sejthalál 1-receptor (PD-1) jelátviteli út biológiájának vizsgálatára. Az elmúlt évtizedek során publikált eredmények igazolták a modell érvényességét a génterápia, az adhéziós biológia, a májmetasztázisok és az új gyógyszerek értékelése terén, míg a legújabb, az extracelluláris vezikulákat, a PET-képalkotást és az optogenetikát alkalmazó tanulmányok tovább bővítik a modell transzlációs relevanciáját. Tekintettel az alvonalak között dokumentált eltérésekre, minden vizsgálat során fel kell jegyezni a származási helyet, és ellenőrizni kell a genotípust. Azok a kutatók, akiknek megbízható, jól jellemzett egér kolorektális karcinóma-modellre van szükségük, közvetlenül a cytion.com oldalon rendelhetnek MC38-sejteket, illetve érdeklődhetnek azokról.

Főbb publikációk

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ, et al. (1975) Tumorindukciós összefüggések a kemoterápiás vizsgálatokhoz használt, egerekben transzplantálható vastagbélrákok kialakulásában, a karcinogén szerkezetre vonatkozó megjegyzéssel. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) Egér vastagbél-adenokarcinómák: szelektív in vitro tenyésztési módszerek. 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 és munkatársai (2023) Két különböző forrásból származó MC38 kolorektális tumorsejtvonalak jelentős különbségeket mutatnak a transzkriptóm, a mutanóm és a neoantigén expressziójában. Frontiers in Immunology 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A és munkatársai (2005) A kísérleti májmetasztázisok magas előfordulási gyakoriságára kifejlesztett egér vastagbélkarcinóma-sejtek gyorsított és rögzítésfüggetlen növekedést mutatnak. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT és munkatársai (2014) Immunogén tumoros mutációk előrejelzése tömegspektrometria és exomszekvenálás kombinálásával. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z, et al. (2014) Egérsejtvonalak SNP-array-profilozásával azonosítják azok eredeti törzseit, és feltárják a keresztfertőzést és a széles körű aneuploidiát. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY és munkatársai (2016) Egy patkány vastagbélrákos MCA38 sejtvonal teljes mitokondriális genomszekvenciája. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — lásd a figyelmeztető megjegyzést a Cellosaurus CVCL_B288 bejegyzésében.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC, et al. (2019) A szialinsav-anyagcsere zavara a CD8+ T-sejtek apoptózisának fokozásával ösztönzi a tumor növekedését. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J, et al. (2023) Lineáris peptid alapú PET-jelzőanyagok a PD-L1 tumorokban történő képalkotásához. Molecular Pharmaceutics 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) Az alfa-interferon génterápia CD80-transzdukcióval kombinálva csökkenti a tumorigenitást és a kialakult daganat növekedését alacsony immunogenitású daganatmodellekben. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) Rákos megbetegedések interferon-alfa és interleukin-12 génterápiája: az interferon-alfa tumor-specifikus immunválaszokat indukál, míg az interleukin-12 a nem specifikus sejtpusztítást serkenti. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
12. Rossowska J, Anger N, Wegierek K és munkatársai (2019) Az interleukin-12-t és a TGF-β1-re irányuló shRNA-t túltermelő, génmódosított egér vastagbélkarcinóma-sejtek által felszabadított extracelluláris vezikulák daganatellenes potenciálja. Frontiers in Immunology 10:211. PMID: 30814999 · DOI: 10.3389/fimmu.2019.00211
13. Xing H, Liang C, Xu X és munkatársai (2020) A GARP-knockdown-nal előállított mezenchimális stroma/őssejtszerű sejtek az exoszómákon keresztül gátolják az egér vastagbélráksejtek (MC38) sejtproliferációját és invázióját. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24:13984–13990. PMID: 33155413 · DOI: 10.1111/jcmm.16008
14. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (1999) Az anti-CD3-aktivált egér T-sejtek szingén vastagbél-adenokarcinóma sejtekhez való adhézióját az effektorsejtben a fehérje-tirozin-kináz-, a protein-kináz C- és a cAMP-függő útvonalak differenciáltan szabályozzák. Biochemical and Biophysical Research Communications 255:460–465. PMID: 10049731 · DOI: 10.1006/bbrc.1999.0232
15. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (2002) Az adenozin gátolja az alfa(4)béta(7) integrin által közvetített T-limfociták tapadását a vastagbél-adenokarcinóma sejtekhez. Experimental Cell Research 276:90–100. PMID: 11978011 · DOI: 10.1006/excr.2002.5514
16. Cohen SA, Tzung SP, Doerr RJ, Goldrosen MH (1990) Az asialo-GM1-pozitív májsejtek szerepe – amelyek atimikus nude egerekből vagy poliinozin-policitidilsavval kezelt egerekből származnak – a vastagbélből eredő kísérleti májmetasztázisok gátlásában. Cancer Research 50:1834–1840. PMID: 2306736
17. Volpe CM, Mehta N, Kim U és munkatársai (1999) Az AsGM1+ NK-sejtek megakadályozzák a behatoló LD-MCA-38 tumorsejtek metasztázisát a meztelen egérben. 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) A májmetasztázis megváltoztatja az egér máj nem parenchimális sejtjeinek immunfunkcióját. Archives of Surgery 127:1325–1329. PMID: 1444795 · DOI: 10.1001/archsurg.1992.01420110073015
19. Hodge JW, Schlom J (1999) Összehasonlító vizsgálatok egy retrovírus és egy poxvírus vektor alkalmazásáról teljes tumorsejt-vakcinákban. Cancer Research 59:5106–5111. PMID: 10537283
20. Lorenz MG, Kantor JA, Schlom J, Hodge JW (1999) Egy rekombináns vakcinavíruson keresztül egér LFA-3-analógot expresszáló tumorsejtek által kiváltott daganatellenes immunitás indukciója. Human Gene Therapy 10:623–631. PMID: 10094205 · DOI: 10.1089/10430349950018698
21. Hampton TA, Conry RM, Khazaeli MB és munkatársai (2000) SEREX-elemzés tumorantigének azonosítására adenokarcinóma egérmodellben. Cancer Gene Therapy 7:446–455. PMID: 10766351 · DOI: 10.1038/sj.cgt.7700124
22. Takeda A, Homma S, Okamoto T és munkatársai (2003) Az éretlen dendritikus sejtek és tumorsejtek fúziói erős daganatellenes immunitást váltanak ki. 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) Az alfa(1,3)-galaktózil-epitóp elleni immunitás védelmet nyújt az alfa(1,3)-galaktózil-transzferázt expresszáló vastagbélrákos sejtekkel fertőzött egerekben: egy új öngyilkos gén a rák génterápiájához. Cancer Research 63:987–993. PMID: 12615713
24. Kuriyama S, Matsumoto M, Mitoro A és munkatársai (2000) Elektrokemoterápia vastagbélrák ellen általánosan használt kemoterápiás szerekkel egérmodellben. Digestive Diseases and Sciences 45:1568–1577. PMID: 11007108 · DOI: 10.1023/a:1005565027969
25. Manome Y, Nakamura M, Ohno T, Furuhata H (2000) Az ultrahang elősegíti a csupasz plazmid-DNS transzdukcióját vastagbélkarcinóma-sejtekbe in vitro és in vivo. Human Gene Therapy 11:1521–1528. PMID: 10945766 · DOI: 10.1089/10430340050083252
26. Selg C, Gordić V, Krajnović T, et al. (2024) A diklofenak-alapú, karboránnal helyettesített prodrugok újratervezése és értékelése, valamint rákellenes potenciáljuk. Scientific Reports 14:30488. PMID: 39681576 · DOI: 10.1038/s41598-024-81414-x
27. Nakao S, Kojima K, Sato K, et al. (2025) Optogenetikus rákterápia a fényvezérelt kifelé irányuló protonpumpa, az archaerhodopsin-3 (AR3) felhasználásával. Journal of the American Chemical Society 147:44131–44140. PMID: 41186408 · DOI: 10.1021/jacs.5c13053
28. Park BJ, Brown CK, Hu Y, et al. (1999) A melanómára specifikus génkifejeződés fokozása egy tandem melanocita-specifikus enhancer alkalmazásával a purin-nukleozid-foszforiláz gén fokozott citotoxicitását eredményezi a melanómában. Human Gene Therapy 10:889–898. PMID: 10223723 · DOI: 10.1089/10430349950018292

A bibliográfiai adatok és az absztraktok a PubMed-ből származnak. A sejtvonal metaadatai a Cellosaurus MC-38 bejegyzéséből származnak (RRID:CVCL_B288).