서론

MC38 세포주(MCA-38, MCA 38, MCA38, MC-38, MC-38 B/6, Mouse Colon 38, Colon 38, Colon-38, Colon38, Murine Carcinoma-38, C38 등으로도 알려져 있으며(Cellosaurus 등록 번호 CVCL_B288), 대장암 및 면역종양학 연구에서 가장 널리 사용되는 생쥐 모델 중 하나이다. 이 모종양은 C57BL/6 마우스에 발암물질인 1,2-디메틸히드라진(DMH)을 투여하여 유도되었으며, 1975년 Corbett과 동료들에 의해 보고되었다. [1]; 이후 1976년에 Tan, Holyoke, Goldrosen에 의해 이 세포주가 배양에서 확립되었다 [2]. C57BL/6 마우스와의 동종 호환성, 높은 돌연변이 부하, 그리고 면역 체크포인트 억제제에 대한 반응성 덕분에 MC38 세포는 대장 신생물, 암 백신, CD8 양성 T-림프구 반응, 종양 관련 대식세포, 그리고 프로그램된 세포사멸 1 수용체(PD-1) 경로 생물학을 연구하는 데 없어서는 안 될 도구로 자리매김했다. 이 모델은 암 면역요법, 유전자 치료, 그리고 신항원 발견 분야의 발전을 지속적으로 뒷받침하고 있다.

주요 내용

• MC38은 DMH에 의해 유발된 종양에서 유래한, C57BL/6 마우스 계통과 동종인 마우스 결장 선암 세포주이다.
• 이 세포주는 높은 돌연변이 부하를 지니고 있으며, CD8 양성 T 림프구에 의해 인식되는 신항원을 발현하지만, 어떤 신항원이 존재하는지는 하위 계통에 따라 다릅니다(아래 참조).
• MC38은 면역 체크포인트 억제제에 민감하기 때문에 PD-1/PD-L1 경로 연구에 널리 사용되는 모델입니다.
• 이 모델은 암 백신 개발, 사이토카인 유전자 치료 및 종양 면역학 연구 분야에서 광범위하게 활용되어 왔다.
• 서로 다른 저장소에서 유래한 MC38 아계통 간에는 유전체 및 전사체 수준에서 상당한 차이가 존재한다. 잘 알려진 신에피토프인 Rpl18과 Adpgk는 라이덴 서브라인(MC38-L)에는 존재하지만, 케라패스트/NCI 서브라인(MC38-K)에는 존재하지 않으므로, 해당 T 세포에 의해 인식되지 않습니다. 신중한 공급처 선정과 출처에 대한 철저한 기록이 필수적입니다. [3]
• 수많은 유전자 조작 파생 계통(노크아웃, 리포터, 과발현)이 제공되어, 이 모델의 실험적 활용도를 높여줍니다.

MC38이란 무엇인가요?

MC38은 생쥐 유래의 이식 가능한 결장 선암 세포주로, Cellosaurus 데이터베이스(CVCL_B288)에서 암 세포주로 분류되어 있습니다. 이 세포주는 연령이 명시되지 않은 암컷 C57BL/6 마우스에서 유래되었으며, 이 마우스는 결장 선암종(마우스 결장 선암종, NCIt C120044)을 가지고 있었습니다. Corbett과 동료들은 화학요법 분석을 위한 이식 가능한 결장 종양 모델을 확립하기 위한 체계적인 노력의 일환으로, 4개의 근친교배 마우스 계통에 걸쳐 82개의 결장 종양을 유도했으며, 이 중 4개의 종양이 첫 번째 이식을 견뎌내고 연속적인 계대 배양 단계로 진입했습니다. [1]. 이후 Tan, Holyoke 및 Goldrosen은 MCA-38 계통을 체외에서 선택적으로 배양하는 방법을 기술하면서, 트립신 처리를 통해 섬유모세포 유사 세포를 제거함으로써 안정적인 상피 세포 집단을 얻을 수 있다고 언급했다. [2]. 셀로사우루스는 MC38의 배가 시간이 24.3시간이라고 명시하고 있다 [4], 그리고 이 세포주는 부착 배양 형태로 유지되고 있다. 오믹스 특성 분석에는 전체 엑솜 시퀀싱, 마이크로어레이 및 RNA-seq를 이용한 전사체 분석, MHC 클래스 I 펩티도ーム 단백질체 분석, SNP 어레이 분석, 미토콘드리아 게놈 시퀀싱이 포함되었다. (셀로사우루스(Cellosaurus)는 이 펩티도ーム 항목을 “HLA 클래스 I 펩티도ーム”이라는 일반 명칭으로 기록하고 있으나, 생쥐 세포는 HLA가 아닌 H-2 분자에 펩타이드를 제시합니다.)

MC38 세포 배양 정보

서브라인별 배양 조건에 대한 참고 사항: 위의 배지는 Kerafast/NCI 유래 서브라인(MC38-K)에 대해 보고된 배양 조건에 해당합니다. Leiden 아계통(MC38-L)은 8% FBS, 2 mM L-글루타민, 50 µM 2-메르캅토에탄올이 첨가된 IMDM 배지에서 배양됩니다. [3]. 사용자는 해당 공급업체가 정한 조건을 준수해야 합니다.

MC38 세포의 장점

의 주요 강점 중 하나는 MC38 세포 널리 이용 가능한 C57BL/6 마우스 계통과의 동유전자적 호환성입니다. 이러한 호환성 덕분에 연구자들은 완전한 면역 기능을 갖춘 숙주에서 종양-면역 상호작용을 연구할 수 있으며, 이종 이식 모델의 임상적 적용 가치를 제한하는 면역 결핍으로 인한 혼란을 피할 수 있습니다. 완전한 면역 체계 덕분에 CD8 양성 T 림프구 반응, 종양 관련 대식세포의 생물학적 특성, 자연살해세포(NK) 활성, 그리고 적응성 및 선천성 항종양 면역의 전 범위에 걸쳐 철저한 평가가 가능해집니다.

MC38은 모체 종양이 DMH를 통해 화학적으로 유도되었기 때문에, 높은 종양 돌연변이 부하를 지니고 있으며, 전체 엑솜 시퀀싱 및 MHC 클래스 I 펩티도ーム 분석을 통해 특성화된 면역원성 신항원을 발현한다. [5]. 이러한 신항원이 풍부한 배경 덕분에, 이 모델은 프로그래밍된 세포사멸 1(PD-1) 수용체 경로를 표적으로 하는 면역 체크포인트 억제제에 반응합니다. [3], 이는 이 세포주가 이러한 치료법에 반응하는 인간 대장암 중 과변이 하위 집합을 모사하는 모델로 자주 사용되는 이유 중 하나입니다. 이 세포주가 면역요법에 보이는 반응성 덕분에, 이 세포주는 새로운 면역 체크포인트 억제제 병용 요법 및 암 백신을 평가하기 위한 표준 전임상 도구 중 하나로 자리 잡았습니다. 단, 존재하는 구체적인 신항원은 사용된 하위 계통에 따라 달라진다는 점에 유의해야 합니다. [3].

유전자 조작된 MC38 파생 계통으로 구성된 광범위한 생태계는 이 모델의 활용도를 한층 더 높여줍니다. PD-L1(Cd274), B2m, CD47과 같은 면역 조절 인자를 표적으로 하는 녹아웃 계통은 물론, 루시페라제나 형광 단백질을 발현하는 리포터 계통이 Cellosaurus에 CVCL_B288의 파생 계통으로 등재되어 있으며, 이는 기전 연구 및 생체 내 영상 연구를 위한 기성 도구를 제공합니다. 약 24시간의 배양 배수 시간 [4] 효율적인 실험 처리량을 지원하며, 렌티바이러스를 통한 유전자 조작에 대한 세포주의 용이성을 갖추고 있습니다. [12], 레트로바이러스 [10], 그리고 전기천공법 [3] — 이는 다수의 발표된 연구를 통해 입증되었다.

MC38 세포의 한계

MC38 모델의 중대한 한계는 서로 다른 출처에서 유래한 하위 계통 간에 확인된 이질성이다. Schrörs와 동료들이 2023년에 수행한 연구에서는 Kerafast(NCI/NIH 출처, MC38-K)와 라이덴 대학 의료 센터(MC38-L) 소장품에서 유래한 MC38 세포에 대해 엑솜 및 트랜스크립톰 염기서열 분석을 비교한 결과, 돌연변이 프로파일, 배수성 및 신항원 발현에서 상당한 차이가 있음을 확인했다. [3]. MC38-L은 MC38-K에 비해 단일 염기 변이 및 소규모 삽입·결실의 수가 약 1.3배 더 많았으며, 비동형 변이의 35.3%와 융합 유전자 사건의 5.4%만이 공통적으로 관찰되었으며, 추정한 배수성은 MC38-K의 경우 2배인 반면 MC38-L은 5배였다. 특히, 잘 규명된 신에피토프인 Rpl18과 Adpgk가 MC38-K에서는 발견되지 않았기 때문에, 이들을 표적으로 생성된 T 세포는 MC38-L을 인식하고 사멸시켰으나 MC38-K는 사멸시키지 못했다. 따라서 하나의 MC38 아계통에서 얻은 결과가 다른 출처의 세포에서는 재현되지 않을 수 있다.

더 넓게 보면, SNP 어레이 프로파일링을 통해 널리 사용되는 마우스 세포주들 사이에서 나타나는 이수성 및 교차 오염 문제가 부각되었는데, MC38은 해당 패널에 포함된 99개 세포주 중 하나였으며, 이 중 15개는 보고된 유전적 배경과 상당히 다른 것으로 나타났다. [6]. 이 연구에서는 MC38에 대한 구체적인 진위 확인 실패 사례는 보고되지 않았으나, STR 프로파일링만으로는 동일한 근친교배 계통에서 유래한 하위 계통을 구별하지 못할 수 있으며, 염색체형 변화를 밝혀내지 못한다는 점이 드러났다. MC38을 다루는 연구자들은 엄격한 진위 확인 방법을 적용하고, 각 연구에 사용된 세포의 정확한 출처를 기록해야 한다.

MC38의 면역원성과 관련된 용어 사용에는 주의가 필요합니다. 1990년대와 2000년대 초반의 논문들은 변형되지 않은 세포가 면역 기능이 정상인 C57BL/6 마우스에서 점진적으로 증식하기 때문에, MC38을 “면역원성이 낮은” 또는 “면역원성이 약한” 종양으로 일관되게 묘사하고 있다. [10] [11] [19]. 반면, 최근의 면역종양학 문헌에서는 이 암의 높은 돌연변이 부하와 체크포인트 억제제에 대한 민감성을 강조하고 있다 [3]. 두 설명 모두 각자의 맥락에서 정확하므로, 독자들은 이를 서로 모순되는 것으로 받아들여서는 안 됩니다.

화학적으로 유발된 생쥐 종양인 MC38은 인간 대장암에서 흔히 나타나는 드라이버 돌연변이 서열을 재현하지 않습니다. Cellosaurus에는 이 계통에 대한 검증된 서열 변이 항목이 등록되어 있지 않지만, 주석이 없다는 사실이 드라이버 변이가 존재하지 않는다는 증거는 아니다. 예를 들어, Schrörs와 동료들은 MC38-K에는 존재하지 않았던 Smad4 돌연변이를 MC38-L에서 검출했다. [3]. 두 하위 계통이 매우 크게 다르기 때문에, MC38의 “일반적인” 돌연변이 양상에 대해 포괄적인 일반화를 하는 것은 피해야 하며, 연구자들은 자신이 보유한 계통의 유전자형을 직접 확인해야 한다. 마지막으로, 셀로사우루스(Cellosaurus) 항목에는 발표된 MCA38 미토콘드리아 게놈에 관한 주의 사항이 기재되어 있습니다. 등록된 염기서열(KM820832.1)은 MC38이 설치류 유래임에도 불구하고 “쥐 분리주 406(rat isolate 406)”에서 유래한 것으로 표기된 쥐의 염기서열입니다. [7], 이는 이 계통과 관련된 공개된 염기서열 데이터를 검증하는 것이 얼마나 중요한지를 보여줍니다.

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MC38 세포의 응용 분야

암 면역요법 및 면역 체크포인트 연구

MC38 모델은 높은 돌연변이 부하와 PD-1/PD-L1 차단에 대한 민감성으로 인해 면역 체크포인트 억제제 연구의 초석이 되었습니다. Yadav와 동료들은 MC38을 다른 생쥐 모델과 함께 사용하여 면역원성 종양 돌연변이를 예측하기 위한 질량 분석법-엑솜 시퀀싱 파이프라인을 개발하고 그 유효성을 검증했습니다. 확인된 1,300개 이상의 아미노산 변이 중 약 13%가 MHC 클래스 I에 결합할 것으로 예측되었으며, 이 중 극히 일부만이 질량 분석법을 통해 확인되었다; 구조 모델링 결과, 용매에 노출된 돌연변이가 면역원성이 있는 것으로 나타났으며, 생쥐에 대한 백신 접종을 통해 예측된 각 펩타이드가 치료적으로 활성인 T세포 반응을 유도한다는 사실이 확인되었다 [5]. 이 획기적인 연구를 통해 MC38은 신항원 발견을 위한 벤치마크 시스템으로 자리매김했으며, 현재 맞춤형 암 백신 개발에 적용되고 있는 원칙을 정립하는 데 기여했다.

당쇄 매개 면역 조절에 대한 연구 역시 MC38에 의존해 왔다. Cornelissen과 동료들은 CRISPR/Cas9을 사용하여 시알릴화 경로의 핵심 효소를 암호화하는 CMAS 유전자를 노크아웃시켰고, 이로 인해 세포 표면의 시알산 발현이 완전히 소멸되었다 [8]. 예상과 달리, 시알산이 완전히 제거된 이 MC38 세포들은 생체 내에서 대조군보다 유의미하게 빠르게 증식했으며, 종양 내 CD8 양성 T세포의 빈도가 감소했고, 항원 독립적인 방식으로 CD8 양성 T세포의 세포사멸을 유도했다. 또한 인간 대장암 코호트에서 CMAS 발현이 낮을수록 무재발 생존 기간이 짧은 것으로 나타났습니다. 따라서 이 연구는 종양의 시알화를 제거하는 것을 목표로 하는 치료 전략에 대한 경각심을 불러일으키며, MC38 세포주를 당-면역 상호작용을 규명하는 데 유용한 모델로 자리매김하게 합니다.

새로운 PET 추적자를 이용한 PD-L1 영상 진단은 또 다른 활발한 응용 분야를 보여준다. 두 가지 선형 펩타이드 기반 방사성 추적자인 [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201과 그 이량체인 HKP2202는 MC38 대장암 및 B16F10 흑색종 동종 이식편을 이식한 마우스 모델에서 유효성이 입증되었으며, 두 세포주와 해당 종양 모두에서 면역형광법 및 면역조직화학법을 통해 PD-L1 발현이 확인되었다 [9]. 경쟁 결합 및 차단 연구를 통해 표적 특이성이 확인되었으며, PET 영상 및 생체 외 생체 분포 분석 결과, 종양 내 현저한 축적과 함께 혈액 및 주요 장기에서의 신속한 제거가 관찰되었다. 따라서 MC38 이종 이식 모델은 비침습적 면역 체크포인트 영상 기술의 중개 연구 개발 과정에서 추적자 특이성을 평가하기 위한 기준 플랫폼 중 하나를 제공했다.

사이토카인 유전자 치료 및 공학적으로 조작된 세포외 소포

MC38 세포는 사이토카인 기반 유전자 치료 전략을 시험하기 위한 면역원성이 낮은 모델로 널리 사용되어 왔다. 히로이시(Hiroishi)와 동료들은 MC38 세포에 인터페론-알파(IFN-α) 유전자를 형질 도입했을 때, 면역 기능이 정상인 마우스 15마리 중 13마리에서 변형된 세포의 거부 반응이 발생했으며, 또한 IFN-α 및 CD80 유전자 도입 세포를 혼합했을 때 시너지적인 항종양 효과가 나타나 15마리 중 14마리에서 거부 반응이 관찰되었다 [10]. 에구치(Eguchi)와 동료들은 이 연구를 확장하여 MC38 세포에서 IFN-α와 인터루킨-12 (IL-12) 유전자 치료법을 MC38 세포에서 직접 비교함으로써 이 연구를 확장하였으며, IFN-α는 종양 특이적 세포독성 T 림프구 반응과 장기적인 면역을 유도한 반면, IL-12는 주로 CD8-양성 T 세포와 자연살해세포(NK 세포)가 모두 관여하는 비특이적 살상 반응을 자극한다는 사실을 발견했다 [11].

Rossowska와 동료들은 MC38 세포를 조작하여 면역 자극 물질을 실은 세포외 소포(EV)를 방출하도록 함으로써 이 분야에 중대한 공헌을 했다 [12]. 저자들은 렌티바이러스 벡터를 사용하여 생쥐 IL-12를 과발현하거나, TGF-β1을 표적으로 하는 shRNA를 발현하거나, 또는 두 가지를 모두 발현하는 MC38 아계통을 생성하였으며, 모세포의 유전자 변형이 종양 유래 엑소좀과 미세소포 모두에 관심 분자를 탑재하는 효과적인 방법임을 보여주었다. 유전자 변형 엑소좀은 피하 MC38 종양을 이식받은 마우스에서 종양 성장을 억제했으나, 유전자 변형이 이루어지지 않은 세포에서 유래한 엑소좀은 그러한 효과를 보이지 않았다. 가장 지속적인 효과를 얻기 위해서는 수지상 세포 기반 백신과의 병용이 필요했으며, 이를 통해 항종양 면역이 회복되고 전신적인 Th1 반응이 유도되었다 [12]. 이 연구를 통해 유전자 변형된 MC38 유래 엑소좀은 단독 백신이라기보다는 특정 항종양 반응을 지원할 수 있는 보조제로 자리매김했다.

MC38과 관련하여 중간엽 기질 세포 유래 엑소좀에 대한 연구도 진행되었다. Xing과 동료들은 중간엽 기질 세포에서 GARP를 노크다운하고, 이러한 세포에서 유래한 엑소좀(siGARP-MSC)이 시험관 내에서 MC38의 증식, 이동 및 침윤을 억제하고, IL-6 분비를 감소시키며, JAK1/STAT3 경로를 부분적으로 비활성화한다는 것을 보여주었다 [13]. 이는 비록 연구 결과가 현재로서는 세포 배양에 국한되어 있지만, 치료적 표적이 될 수 있는 기질 세포와 종양 세포 간의 파라크린 축을 규명해 줍니다. 종합해 볼 때, 이러한 연구들은 무세포 및 소포 기반 면역 치료 전략을 평가하는 데 있어 MC38 모델의 다재다능함을 보여줍니다.

종양 면역학, 접착 및 면역 회피

T 림프구와 MC38 종양 세포 간의 상호작용은 상세한 기전 연구의 대상이 되어 왔다. MacKenzie, Hoskin 및 Blay는 항-CD3으로 활성화된 T 세포와 MCA-38 세포 간의 접착이 주로 인테그린 VLA-4(α4β1)를 통해 매개되며, 이 과정은 단백질 티로신 키나제 및 단백질 키나제 C 신호전달에 의해 촉진되는 반면, cAMP 의존적 경로에 의해 억제되며, 이러한 조절 기전은 주로 효과기 세포에 위치해 있음을 보고했다[14]. 같은 연구팀이 수행한 후속 연구에서는 이 그림을 더욱 정교하게 다듬었다. α4 또는 β7에 대한 항체, 혹은 종양 세포 표면의 VCAM-1에 대한 항체는 부착을 억제하는 반면, 항-β1 항체는 그렇지 않아, α4β7–VCAM-1이 주된 축임을 규명했다. 또한 이 연구는 저산소성 종양 미세환경에 풍부하게 존재하는 뉴클레오사이드인 아데노신이 α4β7 기능을 특이적으로 차단함으로써 T 세포 접착을 억제한다는 사실을 보여주었다 [15]. 독자들은 이 두 논문이 동일한 상호작용에 서로 다른 β 서브유닛을 할당하고 있다는 점에 유의해야 한다.

MC38 간 전이를 제어하는 데 있어 자연살해세포(NK세포)의 역할은 면역 기능이 정상인 숙주와 면역 결핍 숙주 모두에서 조사되었다. Cohen과 동료들은 간 유래 MCA-38 (LD-MCA-38) 세포를 회장-결장 정맥에 주입한 결과, 일반 C57BL/6 마우스는 간에 종양 세포를 유지하며 간 병변을 형성한 반면, 무흉선 누드 마우스는 24시간 이내에 표지된 세포의 약 60%를 제거하고 간 병변이 나타나지 않았다는 사실을 발견했다 [16]. 누드 마우스나 폴리(I:C) 처리된 마우스의 비실질 간세포는 — 처리되지 않은 일반 마우스의 세포와는 달리 — LD-MCA-38에 대해 세포독성을 보였으며, 이를 유발한 세포군은 비부착성이고 아시알로-GM1(AsGM1) 양성이었다; 항-AsGM1 처리는 이러한 보호 효과를 소멸시켰다. Volpe와 동료들은 이러한 연구 결과를 확장하여, 항-AsGM1 또는 항-NK1.1을 이용한 고갈은 간 병소를 현저히 증가시키고 생존 기간을 단축시킨 반면, 항-Thy1.2를 이용한 T 세포 고갈은 병소를 유의하게 감소시켰으며, 이는 T 세포가 아닌 NK 세포가 LD-MCA-38의 간 전이를 방지하는 주요 효과기 세포임을 시사한다 [17]. Johnkoski와 동료들은 간 캡슐 하부에 주사하여 형성된 단일 LD-MCA-38 간 병소가 간 비실질 세포의 세포독성 및 증식 기능을 증강시키고, CD8 양성 및 γδ T 세포의 비율을 증가시키며, 인터루킨-6 및 종양 괴사 인자 수치를 상승시킨다는 사실을 추가로 입증했다 [18].

암 백신 및 항원 동정

MC38 세포는 전체 종양 세포 백신 전략을 개발하고 평가하는 데 신뢰할 수 있는 플랫폼으로 활용되어 왔다. Hodge와 Schlom은 MC38 세포에 공동 자극 분자인 B7-1을 전달하기 위해 레트로바이러스 벡터와 포크스바이러스(백시니아) 벡터를 비교하였다 [19]. 두 벡터 모두 동등한 수준의 B7-1 표면 발현을 유도했으며, 14일 후 천연 MC38 세포에 대한 재감염에 대해 동일한 수준의 보호 효과를 나타냈다. 그러나 40일 후 재도전 시, 레트로바이러스 백신은 효과가 떨어졌으며, 이미 형성된 폐 전이에 대해서는 바시니아 벡터 백신이 유의하게 우수한 효과를 보였다(P = 0.0351; 백시니아 면역 마우스에서 P = 0.024; 통합 분석에서 P = 0.0014). 이 연구는 포크스바이러스 벡터 기반 전체 종양 세포 백신이 레트로바이러스 기반 백신만큼은 최소한 효과적이며, 때로는 더 효과적이라는 결론을 내렸는데, 이 발견은 이후 포크스바이러스 벡터 기반 암 백신의 임상 적용에 중요한 근거가 되었다. Lorenz와 동료들은 생쥐 LFA-3 (CD48)을 발현하는 재조합 백신 바이러스에 감염된 MC38 세포를 사용하여, LFA-3의 강제 발현이 시험관 내에서 T 세포의 증식, 접착 및 세포 독성을 향상시키고, 동종 C57BL/6 마우스에서 종양 성장을 완전히 억제하며, 감염되지 않은 모세포에 의한 후속 감염에 대해 부분적인 보호 효과를 나타냄을 보여주었다 [20].

Hampton과 동료들은 SEREX 접근법을 이용한 종양 항원 식별을 MC38에 적용했는데, 이들은 C57BL/6 마우스에 MC38 세포를 접종하고 면역 혈청을 사용하여 MC38 유래 발현 라이브러리를 선별했습니다 [21]. 이 접근법을 통해 내인성 에크트로픽 백혈병 바이러스 외피(env) 단백질과 생쥐 ATRX 단백질이 종양 항원 후보로 확인되었으며, 이는 알려진 생쥐 종양 관련 항원의 범위를 확장하고 기전 기반 백신 연구를 위한 도구를 제공했습니다. Takeda와 동료들은 MC38 종양 세포와 종양을 이식한 숙주에서 분리된 수지상 세포를 포함한 수지상 세포를 이용하여 융합 세포를 생성했으며, 두 제제 중 어느 것으로 백신 접종을 하더라도 MC38에 대해 똑같이 높은 비장 세포 세포 용해 활성을 유도하고, 이미 형성된 MC38 폐 전이를 현저히 억제한다는 사실을 보여주었습니다 [22].

또 다른 유전자 치료 접근법은 α(1,3)갈락토실(αGal) 에피토프에 대한 면역 반응을 활용했다. Unfer와 동료들은 인간과 마찬가지로 해당 에피토프가 없어 항-Gal 항체를 생성할 수 있는 α(1,3)갈락토실트랜스퍼라제(αGT) 녹아웃 마우스에 αGal을 발현하는 MC38 대장암 세포를 투여했습니다 [23]. 토끼 적혈구로 면역화된 마우스는 인간 혈청에서 관찰되는 수치에 근접한 항-αGal 역가(주로 IgG1 및 IgG3)를 나타냈으며, 면역화되지 않은 녹아웃 마우스 및 야생형 대조군에 비해 생존율이 향상되고 종양 진행 속도가 느려진 것으로 나타났습니다. 이 연구는 대장암 유전자 치료에서 αGT가 자살 유전자로 작용한다는 개념의 생체 내(in vivo) 타당성을 입증한 것으로, αGal을 도입한 세포에 대한 보체 매개 용해는 이전에 인간 혈청을 사용하여 시험관 내(in vitro)에서 이미 입증된 바 있다.

새로운 치료 전략 및 약물 시험

MC38 세포는 대장암에 대한 다양한 약리학적 및 물리적 치료 방법을 평가하는 데 사용되어 왔다. Kuriyama와 동료들은 전기투과화가 MC38을 포함한 생쥐 대장암 세포의 블레오마이신에 대한 민감도를 체외에서 현저히 증가시켰지만, 5-플루오로우라실이나 시스플라틴에 대해서는 그렇지 않음을 보여주었다 [24]. 함께 수행된 생체 내 실험에서, 블레오마이신 또는 시스플라틴을 이용한 전기화학요법은 8마리의 동물 중 각각 5마리와 4마리에서 피하 대장암 종양의 완전한 퇴행을 유도했는데, 이러한 효과는 종양 내 약물 축적 증가에 기인한 것으로 보입니다. 발표된 보고서에는 이 이식에 어떤 두 세포주 중 어느 것이 사용되었는지는 명시되어 있지 않습니다. Manome와 동료들은 MC38 세포를 사용하여 초음파 매개 유전자 전달이 시험관 내 및 동종 마우스에서 성장하는 MC38 종양 모두에서 나크드 플라스미드 DNA를 대장암 세포에 형질 도입할 수 있음을 보여주었으며, 이는 비바이러스성 유전자 전달 기술로서 기계적 초음파 조사법의 타당성을 입증한 것이다 [25].

카보란 치환 디클로페낙 전구체들은 MC38 모델을 사용하여 재평가되었다. 재설계된 일련의 화합물 중, 니도 클러스터를 가진 양이온성 아미딘은 주로 세포 분열의 강력한 억제와 반응성 산소 및 질소 종의 고갈을 동반한 중등도의 세포 사멸을 통해 낮은 마이크로몰 범위에서 MC38의 생존력을 소멸시켰으나, 디클로페낙 자체와 카보란 치환 옥신돌은 세포 독성을 나타내지 않았다 [26]. 광유전학적 접근법에서도 MC38 세포가 활용되었다: 광에 의해 구동되는 외향성 양성자 펌프인 아르케로돕신-3(AR3)를 발현하는 MC38 및 B16F10 세포는 녹색광 조사 시 아포토시스 세포 사멸을 보였으며, C57BL/6 마우스에 이식된 AR3 발현 종양은 조사 후 현저한 위축 또는 성장 억제를 나타냈다 [27]. Park과 동료들은 흑색종 표적 유전자 치료 연구에서 MC38 세포를 대장암 대조군으로 사용했으며, 대장균(Escherichia coli) 퓨린 뉴클레오사이드 포스포릴라아제 유전자에 연결된 멜라노사이트 특이적 프로모터/인핸서 구조체를 활용했다; 전구약 처리 후 MC38 세포의 96%가 생존하여 조직 제한적 발현이 확인되었다 [28].

결론

MC38 세포는 대장암 및 면역종양학 연구에서 핵심적인 위치를 차지한다. C57BL/6 마우스와 동종 이식 호환성, 높은 돌연변이 부하, 풍부한 신항원 프로파일, 그리고 면역 체크포인트 억제제에 대한 민감성은 종합적으로 이 세포를 대장 신생물을 연구하기 위한 가장 유익한 전임상 모델 중 하나로 만들며, CD8 양성 T 림프구 반응, 종양 관련 대식세포, 암 백신, 그리고 프로그램된 세포사멸 1(PD-1) 수용체 경로 생물학을 연구하는 데 있어 가장 유익한 전임상 모델 중 하나로 자리매김하고 있습니다. 수십 년에 걸친 연구 성과를 통해 이 모델은 유전자 치료, 접착 생물학, 간 전이, 신약 평가 분야에서 그 유효성이 입증되었으며, 세포외 소포, PET 영상, 광유전학을 활용한 최근 연구들은 이 모델의 임상적 적용 가능성을 지속적으로 확대하고 있습니다. 아계통 간에 확인된 차이점을 고려할 때, 모든 연구에서 계통 출처를 기록하고 유전자형을 검증해야 합니다. 신뢰할 수 있고 특성이 잘 규명된 생쥐 대장암 모델이 필요한 연구자는 cytion.com에서 MC38 세포를 직접 주문하거나 문의할 수 있습니다.

주요 문헌

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ, 외. (1975) 화학요법 검사를 위한 생쥐 대장 이식 가능 암 발생에 있어 종양 유도 관계 및 발암물질 구조에 관한 고찰. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) 생쥐 결장 선암종: 체외 선택적 배양 방법. 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, 외. (2023) 서로 다른 두 출처에서 유래한 MC38 대장암 세포주는 전사체, 돌연변이체 및 신항원 발현에서 상당한 차이를 보인다. Frontiers in Immunology 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A, 외. (2005) 실험적 간 전이 발생률이 높은 것으로 확립된 마우스 결장암 세포는 가속화된 및 부착 독립적 성장을 나타낸다. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT 외 (2014) 질량 분석법과 엑솜 시퀀싱을 결합하여 면역원성 종양 돌연변이를 예측함. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z, 외. (2014) 마우스 세포주에 대한 SNP 어레이 프로파일링을 통해 기원을 규명하고 교차 오염 및 광범위한 이수성을 밝혀냄. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY, 외. (2016) 쥐 대장암 MCA38 세포주의 전체 미토콘드리아 게놈 염기서열. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — Cellosaurus 항목 CVCL_B288의 주의 사항을 참조하십시오.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC 외. (2019) 시알산 대사의 교란은 CD8+ T 세포의 세포사멸을 촉진하여 종양 성장을 유도한다. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J, 외. (2023) 종양 내 PD-L1 영상화를 위한 선형 펩타이드 기반 PET 추적자. Molecular Pharmaceutics 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) CD80 전달과 병용한 인터페론-알파 유전자 치료는 면역원성이 낮은 종양 모델에서 종양 형성 능력 및 기존 종양의 성장을 감소시킨다. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) 암에 대한 인터페론-알파 및 인터루킨-12 유전자 치료: 인터페론-알파는 종양 특이적 면역 반응을 유도하는 반면, 인터루킨-12는 비특이적 세포 사멸을 자극한다. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
12. Rossowska J, Anger N, Wegierek K, 외. (2019) 인터루킨-12를 과발현하고 TGF-β1에 대한 shRNA를 가진 유전자 변형 생쥐 결장암세포가 방출하는 세포외 소포의 항종양 잠재력. Frontiers in Immunology 10:211. PMID: 30814999 · DOI: 10.3389/fimmu.2019.00211
13. Xing H, Liang C, Xu X, 외. (2020) GARP 노크다운의 중간엽 기질/줄기세포 유사 세포는 엑소좀을 통해 생쥐 결장암 세포(MC38)의 증식과 침윤을 억제한다. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24:13984–13990. PMID: 33155413 · DOI: 10.1111/jcmm.16008
14. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (1999) 항-CD3에 의해 활성화된 생쥐 T 세포의 동종 결장 선암 세포에 대한 접착은 효과기 세포 내의 단백질 티로신 키나제, 단백질 키나제 C 및 cAMP 의존적 경로에 의해 차등적으로 조절된다. Biochemical and Biophysical Research Communications 255:460–465. PMID: 10049731 · DOI: 10.1006/bbrc.1999.0232
15. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (2002) 아데노신은 T 림프구의 알파(4)베타(7) 인테그린 매개 대장 선암 세포에 대한 접착을 억제한다. Experimental Cell Research 276:90–100. PMID: 11978011 · DOI: 10.1006/excr.2002.5514
16. Cohen SA, Tzung SP, Doerr RJ, Goldrosen MH (1990) 비흉선 누드 마우스 또는 폴리이노신-폴리시티딜산으로 처리된 마우스에서 유래한 아시아로-GM1 양성 간세포가 결장 유래 실험적 간 전이를 억제하는 데 미치는 역할. Cancer Research 50:1834–1840. PMID: 2306736
17. Volpe CM, Mehta N, Kim U, 외. (1999) AsGM1+ NK 세포는 누드 마우스에서 침입한 LD-MCA-38 종양 세포의 전이를 방지한다. 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) 간 전이는 쥐 간 비실질 세포의 면역 기능을 변화시킨다. Archives of Surgery 127:1325–1329. PMID: 1444795 · DOI: 10.1001/archsurg.1992.01420110073015
19. Hodge JW, Schlom J (1999) 전체 종양 세포 백신에서 레트로바이러스 벡터와 포크스바이러스 벡터의 비교 연구. Cancer Research 59:5106–5111. PMID: 10537283
20. Lorenz MG, Kantor JA, Schlom J, Hodge JW (1999) 재조합 백신 바이러스를 통해 생쥐 LFA-3 유사체를 발현하는 종양 세포에 의해 유도된 항종양 면역 반응. Human Gene Therapy 10:623–631. PMID: 10094205 · DOI: 10.1089/10430349950018698
21. Hampton TA, Conry RM, Khazaeli MB, 외. (2000) 선암 마우스 모델에서 종양 항원 동정을 위한 SEREX 분석. Cancer Gene Therapy 7:446–455. PMID: 10766351 · DOI: 10.1038/sj.cgt.7700124
22. Takeda A, Homma S, Okamoto T, 외. (2003) 미성숙 수지상 세포/종양 세포 융합체가 강력한 항종양 면역 반응을 유도한다. 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) 알파(1,3)갈락토실 에피토프에 대한 면역은 알파(1,3)갈락토실-트랜스퍼라제를 발현하는 대장암 세포에 노출된 마우스에서 보호 효과를 제공한다: 암 유전자 치료를 위한 새로운 자살 유전자. Cancer Research 63:987–993. PMID: 12615713
24. Kuriyama S, Matsumoto M, Mitoro A, 외. (2000) 마우스 모델에서 일반적으로 사용되는 항암제를 이용한 대장암에 대한 전기화학요법. Digestive Diseases and Sciences 45:1568–1577. PMID: 11007108 · DOI: 10.1023/a:1005565027969
25. 마노메 Y, 나카무라 M, 오노 T, 후루하타 H (2000) 초음파는 체외 및 생체 내에서 대장암 세포로의 노출 플라스미드 DNA 전달을 촉진한다. Human Gene Therapy 11:1521–1528. PMID: 10945766 · DOI: 10.1089/10430340050083252
26. Selg C, Gordić V, Krajnović T, 외. (2024) 디클로페낙 기반 카보란 치환 전구약물의 재설계 및 평가와 그 항암 잠재력. Scientific Reports 14:30488. PMID: 39681576 · DOI: 10.1038/s41598-024-81414-x
27. Nakao S, Kojima K, Sato K, 외. (2025) 빛에 의해 구동되는 외향성 양성자 펌프 로돕신 아키어로돕신-3(AR3)을 이용한 광유전학적 암 치료. 미국 화학 학회지 147:44131–44140. PMID: 41186408 · DOI: 10.1021/jacs.5c13053
28. Park BJ, Brown CK, Hu Y, 외. (1999) 멜라노사이트 특이적 인핸서를 연쇄적으로 사용하여 흑색종 특이적 유전자 발현을 증강시키면 흑색종에서 퓨린 뉴클레오사이드 포스포릴라제 유전자의 세포독성이 증가한다. Human Gene Therapy 10:889–898. PMID: 10223723 · DOI: 10.1089/10430349950018292

문헌 정보 및 초록은 PubMed에서 검색함. 세포주 메타데이터는 Cellosaurus의 MC-38 항목(RRID:CVCL_B288)에서 가져옴.