מבוא

קו התאים MC38 — הידוע גם בשמות MCA-38, MCA 38, MCA38, MC-38, MC-38 B/6, Mouse Colon 38, Colon 38, Colon-38, Colon38, Murine Carcinoma-38 ו-C38 (מספר קטלוגי ב-Cellosaurus: CVCL_B288) — הוא אחד המודלים העכבריים הנפוצים ביותר במחקר סרטן המעי הגס ובמחקר אימונו-אונקולוגי. הגידול המקורי הושג באמצעות החומר המסרטן 1,2-דימתיל-הידראזין (DMH) בעכברי C57BL/6, כפי שדווח על ידי Corbett ועמיתיו בשנת 1975 [1]; לאחר מכן הוקם קו התאים בתרבית על ידי טאן, הוליוק וגולדרוזן בשנת 1976 [2]. תאי MC38 הפכו לכלי חיוני לחקר גידולים במעי הגס, חיסונים נגד סרטן, תגובות לימפוציטים T חיוביים ל-CD8, מקרופאגים הקשורים לגידול, וביולוגיה של מסלול קולטן המוות התאי המתוכנן 1 (PD-1). המודל ממשיך להוות בסיס להתקדמות בתחום האימונותרפיה לסרטן, הטיפול הגנטי, וגילוי נאו-אנטיגנים.

נקודות עיקריות

• MC38 הוא קו תאים של אדנוקרצינומה במעי הגס של עכבר, סינגני לזן העכברים C57BL/6, שמקורו בגידול שנגרם על ידי DMH.
• קו התאים נושא עומס מוטציוני גבוה ומבטא ניאו-אנטיגנים המזוהים על ידי לימפוציטים מסוג T חיוביים ל-CD8 — אך זהות הניאו-אנטיגנים הקיימים תלויה בתת-הקו (ראו להלן).
• MC38 רגיש למעכבי נקודות בקרה חיסוניות, מה שהופך אותו למודל נפוץ למחקר על מסלול ה-PD-1/PD-L1.
• המודל שימש בהרחבה בפיתוח חיסונים נגד סרטן, בטיפול גנטי באמצעות ציטוקינים ובמחקרים בתחום האימונולוגיה של הגידולים.
• קיימים הבדלים משמעותיים ברמת הגנום והטרנסקריפטום בין תתי-קווים של MC38 שמקורם במאגרים שונים. הניאו-אפיטופים הידועים Rpl18 ו-Adpgk קיימים בתת-הקו של ליידן (MC38-L) אך נעדרים מתת-הקו של Kerafast/NCI (MC38-K), ולכן אינם מזוהים על ידי תאי ה-T המתאימים. יש חשיבות מכרעת לאיתור מקורות קפדני ולתיעוד מקורם. [3]
• קיימים קווי תאים נגזרים מהונדסים רבים (knockout, reporter, overexpression), המרחיבים את הגמישות הניסויית של המודל.

מהו MC38?

MC38 הוא קו תאים של אדנוקרצינומה במעי הגס הניתן להשתלה, שמקורו בעכברים, המסווג כקו תאים סרטני במאגר המידע Cellosaurus (CVCL_B288). הקו נגזר מעכברה ממין נקבה מסוג C57BL/6, שגילה לא צוין, שנשאה אדנוקרצינומה של המעי הגס (אדנוקרצינומה של המעי הגס בעכברים, NCIt C120044). Corbett ועמיתיו גרמו להופעת 82 גידולים במעי הגס בארבעה זני עכברים טהורים, כחלק ממאמץ שיטתי להקמת מודלים של גידולים במעי הגס הניתנים להשתלה לצורך בדיקות כימותרפיה; ארבעה גידולים שרדו את ההשתלה הראשונה ועברו תהליכי העברה סדרתיים [1]. לאחר מכן תיארו טאן, הוליוק וגולדרוזן שיטות לגידול סלקטיבי של קו התאים MCA-38 במבחנה, וציינו כי ניתן להסיר תאים דמויי פיברובלסטים באמצעות טיפול בטריפסין, כדי להשיג אוכלוסיית תאים אפיתליאליים יציבה [2]. באתר Cellosaurus מצוין כי זמן ההכפלה של MC38 הוא 24.3 שעות [4], והקו נשמר כתרבות צמודה. האפיון האומיקי כלל ריצוף אקסום מלא, טרנסקריפטומיקה באמצעות מיקרו-אר레이 ו-RNA-seq, פרוטאומיקה של פפטידום MHC מסוג I, ניתוח מערך SNP, וריצוף גנום מיטוכונדריאלי. (Cellosaurus מתעד את הערך בנושא הפפטידום תחת הכותרת הכללית "פפטידום HLA מסוג I"; תאים של עכברים מציגים פפטידים על מולקולות H-2, ולא על מולקולות HLA.)

מידע על תרבית תאים MC38

הערה בנוגע לתנאים הספציפיים לקו-תת: התמיסה שלעיל תואמת את תנאי הגידול שדווחו עבור קו-התת שמקורו ב-Kerafast/NCI (MC38-K). תת-הקו של ליידן (MC38-L) מוחזק ב-IMDM עם 8% FBS, 2 mM L-גלוטמין ו-50 µM 2-מרקפטואתנול [3]. על המשתמשים לנהוג בהתאם לתנאים שנקבעו על ידי הספק שלהם.

יתרונות תאי ה-MC38

אחת מנקודות החוזק העיקריות של תאי MC38 היא התאימות הסינגנית שלהם עם זן העכברים C57BL/6 הנפוץ. תאימות זו מאפשרת לחוקרים לחקור אינטראקציות בין הגידול למערכת החיסון במאכסן בעל יכולת חיסונית מלאה, תוך הימנעות מהגורמים המבלבלים הנובעים מחוסר חיסוני, המגבילים את הערך התרגומי של מודלים של שתלים זרים. מערכת החיסון השלמה מאפשרת הערכה קפדנית של תגובות לימפוציטים T חיוביים ל-CD8, הביולוגיה של מקרופאגים הקשורים לגידול, פעילות תאי ה-NK, וכן את הספקטרום המלא של החיסון האנטי-גידולי האדפטיבי והמולד.

מכיוון שהגידול ההורי נוצר באופן כימי באמצעות DMH, MC38 נושא עומס מוטציות גידולי גבוה ומבטא ניאו-אנטיגנים אימונוגניים, אשר אובחנו באמצעות ריצוף אקסום מלא וניתוח הפפטידום של MHC מסוג I [5]. רקע עשיר זה בניאו-אנטיגנים גורם למודל להגיב למעכבי נקודות בקרה חיסוניות המכוונים למסלול קולטן מוות תאי מתוכנן 1 [3], וזו אחת הסיבות שבגללה הוא משמש לעתים קרובות כמודל לתת-קבוצה של סרטן המעי הגס בבני אדם, המאופיינת במוטציות רבות ומגיבה לטיפולים מסוג זה. תגובתו של קו התאים לאימונותרפיה הפכה אותו לאחד הכלים הפרה-קליניים הסטנדרטיים להערכת שילובים חדשים של מעכבי נקודות בקרה חיסוניות וחיסונים נגד סרטן. יש לשים לב כי הניאו-אנטיגנים הספציפיים הקיימים תלויים בתת-הקו המשמש [3].

מערכת אקולוגית נרחבת של קווי נגזרות מהונדסות של MC38 מרחיבה עוד יותר את השימושיות של המודל. קווים עם נוקאאוט המכוונים אל רגולטורים חיסוניים כגון PD-L1 (Cd274), B2m ו-CD47, וכן קווים מדווחים המבטאים לוקיפרז או חלבונים פלואורסצנטיים, מקוטלגים ב-Cellosaurus כנגזרות של CVCL_B288 ומספקים כלים מוכנים לשימוש למחקרים מכניסטיים ולמחקרי הדמיה in vivo. זמן הכפלה של כ-24 שעות [4] תומך בתפוקה ניסויית יעילה, ובנכונותו של קו התאים למניפולציה גנטית — באמצעות לנטי-וירוס [12], רטרו-וירוס [10], ואלקטרופורציה [3] — דבר זה הוכח במחקרים רבים שפורסמו.

מגבלות של תאי MC38

מגבלה משמעותית של מודל MC38 היא ההטרוגניות המתועדת בין תת-קווים שמקורם במקורות שונים. במחקר שנערך בשנת 2023 על ידי Schrörs ועמיתיו בוצע ריצוף השוואתי של האקסום והטרנסקריפטום בתאי MC38 שמקורם ב-Kerafast (מקור NCI/NIH, MC38-K) ומאוסף המרכז הרפואי של אוניברסיטת ליידן (MC38-L), ומצאה הבדלים משמעותיים בפרופילי המוטציות, בפלואידיות ובביטוי הניאו-אנטיגנים [3]. MC38-L הכיל כ-1.3 פי יותר וריאנטים של נוקלאוטיד בודד והוספות ומחיקות קטנות מאשר MC38-K, רק 35.3% מהווריאנטים הלא-סינונימיים ו-5.4% מאירועי הגנים הממוזגים היו משותפים, והפלואידיות המשוערת הייתה 2 עבור MC38-K לעומת 5 עבור MC38-L. חשוב לציין כי הניאו-אפיטופים Rpl18 ו-Adpgk, המאופיינים היטב, נעדרו מ-MC38-K, ולכן תאי T שנוצרו נגדם זיהו והרגו את MC38-L אך לא את MC38-K. לפיכך, ייתכן שתוצאות שהושגו עם תת-קו אחד של MC38 לא יהיו ניתנות לשחזור עם תאים ממקור שונה.

במובן רחב יותר, ניתוח הפרופיל באמצעות מערך SNP הדגיש את הבעיה של אנאופלואידיות וזיהום צולב בקרב קווי תאים של עכברים הנמצאים בשימוש נפוץ; MC38 היה אחד מ-99 קווים שנכללו בפאנל זה, מתוכם 15 סטו באופן משמעותי מהרקע הגנטי שדווח עליהם [6]. המחקר אינו מדווח על כישלון אימות ספציפי לגבי MC38, אך הוא מראה כי פרופיל STR לבדו עלול שלא להבחין בין תת-שושלות שמקורן באותו זן טהור, ואינו חושף שינויים בקריוטיפ. על חוקרים העובדים עם MC38 ליישם שיטות אימות קפדניות ולתעד את מקורן המדויק של התאים המשמשים בכל מחקר.

יש לנהוג בזהירות בשימוש במונחים הקשורים לאימונוגניות של MC38. מאמרים משנות ה-90 וראשית שנות ה-2000 מתארים באופן שגרתי את MC38 כגידול בעל אימונוגניות "נמוכה" או "חלשה", מכיוון שתאים לא-מושתנים צומחים בהדרגה בעכברי C57BL/6 בעלי מערכת חיסונית תקינה [10] [11] [19]. הספרות העכשווית בתחום האימונו-אונקולוגיה מדגישה, לעומת זאת, את העומס המוטציוני הגבוה שלה ואת הרגישות שלה למעכבי נקודות בקרה [3]. שני התיאורים מדויקים בהקשרם, ועל הקוראים להימנע מלהתייחס אליהם כאל סותרים.

כגידול עכברי המושרה כימית, MC38 אינו משכפל את רצף המוטציה המניעה האופייני לסרטן המעי הגס בבני אדם. ב-Cellosaurus אין ערך מאורגן של וריאציות ברצף עבור הקו הזה, אך היעדר הערה אינו מהווה הוכחה לכך שאין שינויים מובילים: Schrörs ועמיתיו, למשל, זיהו מוטציה ב-Smad4 ב-MC38-L שלא הייתה קיימת ב-MC38-K [3]. מכיוון ששני תתי-הקווים נבדלים זה מזה במידה רבה כל כך, יש להימנע מהצהרות גורפות לגבי "נוף המוטציות" של MC38, ועל החוקרים לאמת את הגנוטיפ של האוכלוסייה שברשותם. לבסוף, הערך ב-Cellosaurus כולל אזהרה בנוגע לגנום המיטוכונדריאלי של MCA38 שפורסם: הרצף שהופקד (KM820832.1) הוא רצף של חולדה המתויג כמקורו ב"בידוד 406 של חולדה", למרות ש-MC38 הוא ממוצא עכברי [7], מה שממחיש את החשיבות שבאימות נתוני הרצפים שפורסמו הקשורים לשושלת זו.

צפה במפרט המלא והזמן

יישומים של תאי MC38

אימונותרפיה לסרטן ומחקר על נקודות בקרה חיסוניות

מודל MC38 הפך לאבן יסוד במחקר על מעכבי נקודות בקרה חיסוניות, בזכות העומס המוטציוני הגבוה שלו ורגישותו לחסימת PD-1/PD-L1. יאדב ועמיתיו השתמשו ב-MC38 יחד עם מודל עכברי שני כדי לפתח ולאמת תהליך המשלב ספקטרומטריית מסה וריצוף אקסום לצורך חיזוי מוטציות גידוליות אימונוגניות. מתוך יותר מ-1,300 שינויים בחומצות אמינו שזוהו, כ-13% נחזו כקושרי MHC מסוג I, ורק חלק קטן מהם אושר באמצעות ספקטרומטריית מסות; מודלים מבניים הצביעו על כך שהמוטציות החשופות לממס הן אלה האימונוגניות, וחיסון עכברים אישר כי כל פפטיד שחזה עורר תגובות של תאי T בעלות פעילות טיפולית [5]. מחקר פורץ דרך זה ביסס את MC38 כמערכת ייחוס לגילוי נאו-אנטיגנים וסייע בהגדרת עקרונות המופעלים כיום בפיתוח חיסונים מותאמים אישית לסרטן.

גם המחקר בנושא ויסות חיסוני בתיווך גליקנים הסתמך על MC38. קורנליסן ועמיתיו השתמשו ב-CRISPR/Cas9 כדי להשבית את הגן CMAS, המקודד לאנזים מרכזי במסלול הסיאלילציה, ובכך ביטלו לחלוטין את הביטוי של חומצה סיאלית על פני התא [8]. בניגוד לציפיות, תאי MC38 שעברו דה-סיאלילציה מלאה גדלו במהירות רבה יותר in vivo בהשוואה לקבוצת הביקורת, הראו ירידה בתדירות תאי T חיוביים ל-CD8 בתוך הגידול, וגרמו לאפופטוזיס של תאי T חיוביים ל-CD8 באופן שאינו תלוי באנטיגן. ביטוי נמוך של CMAS נמצא גם בקורלציה עם הישרדות ללא הישנות קצרה יותר בקוהורטה של חולי סרטן המעי הגס. לפיכך, המחקר משמש אזהרה לאסטרטגיות טיפוליות שמטרתן שלילת הסיאלילציה של הגידול, ומציב את MC38 כמערכת בעלת ערך רב לניתוח האינטראקציות בין גליקנים למערכת החיסון.

הדמיית PD-L1 באמצעות סמנים חדשים ל-PET מהווה יישום פעיל נוסף. שני סמנים רדיואקטיביים לינאריים מבוססי פפטיד, [^64Cu]/[^68Ga]HKP2201 והדימר שלו HKP2202, אומתו במודלים של עכברים שנשאו שתלי סרטן המעי הגס MC38 ומלנומה B16F10, כאשר ביטוי PD-L1 אושר באמצעות אימונופלואורסצנציה ואימונוהיסטוכימיה הן בקווי התאים והן בגידולים שלהם [9]. מחקרי קישור תחרותי וחסימה אישרו את הספציפיות למטרה, והדמיית PET בשילוב עם חלוקה ביולוגית ex vivo הראתה ספיגה בולטת בגידול עם פינוי מהיר מהדם ומהאיברים העיקריים. השתל MC38 סיפק אפוא אחת מפלטפורמות הייחוס להערכת ספציפיות הסמן בפיתוח התרגומי של הדמיה לא פולשנית של נקודות בקרה חיסוניות.

טיפול גנטי בציטוקינים ושלפוחיות תאיות מהונדסות

תאי MC38 שימשו באופן נרחב כמודל בעל אימונוגניות נמוכה לבחינת אסטרטגיות של טיפול גנטי מבוסס ציטוקינים. Hiroishi ועמיתיו הראו כי העברת הגן לאינטרפרון-אלפא (IFN-α) לתאי MC38 גרמה לדחייה של התאים המהונדסים ב-13 מתוך 15 עכברים בעלי מערכת חיסון תקינה, וכי ערבוב תאים שעברו העברה גנטית של IFN-α ו-CD80 יצר אפקטים אנטי-גידוליים סינרגטיים, עם דחייה ב-14 מתוך 15 בעלי חיים [10]. Eguchi ועמיתיו הרחיבו את המחקר הזה באמצעות השוואה ישירה בין טיפול גנטי ב-IFN-α לבין טיפול גנטי באינטרלוקין-12 (IL-12) בתאי MC38, ומצאו כי IFN-α עורר תגובות של לימפוציטים T ציטוטוקסיים ספציפיים לגידול וחסינות ארוכת טווח, בעוד ש-IL-12 עורר בעיקר הרג לא ספציפי שבו היו מעורבים הן תאי T חיוביים ל-CD8 והן תאי קילרים טבעיים [11].

רוסובסקה ועמיתיה תרמו תרומה מכרעת לתחום זה על ידי הנדסה גנטית של תאי MC38 לשחרור של שלפוחיות תאיות (EVs) העמוסות במטען חיסוני [12]. באמצעות וקטורים לנטיווירוסים, יצרו החוקרים תת-קווים של MC38 המבטאים יתר על המידה IL-12 עכברי, המבטאים shRNA המכוון ל-TGF-β1, או שניהם, והראו כי שינוי גנטי של התאים ההוריים הוא דרך יעילה להעמיס את המולקולות הרלוונטיות הן לאקסוזומים שמקורם בגידול והן למיקרו-ווסיקולות. אקסוזומים מהונדסים עיכבו את צמיחת הגידול בעכברים שנשאו גידולי MC38 תת-עוריים, בעוד שאקסוזומים מתאים לא מהונדסים לא עשו זאת. ההשפעה המתמשכת ביותר דרשה שילוב עם חיסונים מבוססי תאי דנדריטים, אשר השיבו את החסינות האנטי-גידולית ועוררו תגובה מערכתית מסוג Th1 [12]. המחקר קבע כי אקסוזומים מהונדסים שמקורם ב-MC38 מהווים חומר עזר שיכול לתמוך בתגובה ספציפית נגד הגידול, ולא כחיסון עצמאי.

אקסוזומים שמקורם בתאי סטרומה מזנכימליים נחקרו גם הם בהקשר של MC38. Xing ועמיתיו דיכאו את GARP בתאי סטרומה מזנכימליים והראו כי אקסוזומים מתאי אלה (siGARP-MSC) עיכבו את התרבות, הנדידה והפלישה של MC38 במבחנה, הפחיתו את הפרשת ה-IL-6 והשביתו חלקית את מסלול ה-JAK1/STAT3 [13]. ממצאים אלה מצביעים על ציר פראקריני בין תאי הסטרומה לתאי הגידול, שניתן לכוון אליו למטרות טיפוליות, אף שהממצאים מוגבלים עד כה לתרבית תאים. במצטבר, מחקרים אלה מדגימים את הרב-תכליתיות של מודל ה-MC38 להערכת אסטרטגיות אימונו-תרפויטיות נטולות תאים ומבוססות-שלפוחיות.

אימונולוגיה של הגידול, הידבקות והימנעות ממערכת החיסון

האינטראקציה בין לימפוציטים מסוג T לתאי הגידול MC38 הייתה נושא למחקר מכניסטי מפורט. מקנזי, הוסקין ובליי דיווחו לראשונה כי ההידבקות של תאי T שהופעלו באמצעות נוגדן CD3 לתאי MCA-38 תווכה בעיקר באמצעות האינטגרין VLA-4 (α4β1), וכי היא מקודמת על ידי איתות של חלבון טירוזין קינאז וחלבון קינאז C, בעוד שהיא מדוכאת על ידי מסלולים תלויי cAMP, כאשר מנגנון הוויסות ממוקם בעיקר בתא האפקטור [14]. מחקר מאוחר יותר של אותה קבוצה חידד את התמונה: נוגדנים נגד α4 או β7, או נגד VCAM-1 על תאי הגידול, דיכאו את ההידבקות, בעוד שנוגדנים נגד β1 לא עשו זאת, ובכך זוהה ציר α4β7–VCAM-1 כציר הדומיננטי. מחקר זה הראה גם כי אדנוזין, נוקלאוטיד הנמצא בריכוז גבוה בסביבות מיקרו-סביבתיות היפוקסיות של הגידול, מדכא את הידבקות תאי T באופן ספציפי על ידי חסימת תפקוד α4β7 [15]. על הקוראים לשים לב כי שני המאמרים מייחסים תת-יחידות β שונות לאותה אינטראקציה.

תפקידם של תאי ה-NK (Natural Killer) בבקרת גרורות הכבד של MC38 נבדק הן במאכסנים בעלי מערכת חיסון תקינה והן במאכסנים בעלי חוסר חיסוני. כהן ועמיתיו הזריקו תאי MCA-38 (LD-MCA-38) שמקורן בכבד לווריד האילאו-קוליק, ומצאו שעכברי C57BL/6 רגילים שמרו על תאי הגידול בכבד ופיתחו מוקדים בכבד, בעוד שעכברי נוד חסרי תימוס סילקו כ-60% מהתאים המסומנים תוך 24 שעות ולא פיתחו נגעים בכבד [16]. תאי כבד שאינם פרנכימליים מעכברים עירומים או מעכברים שטופלו ב-poly(I:C) — אך לא מעכברים קונבנציונליים שלא טופלו — היו ציטוטוקסיים כלפי LD-MCA-38, והאוכלוסייה האחראית לכך הייתה בלתי דבקה וחיובית ל-asialo-GM1 (AsGM1); טיפול נוגד-AsGM1 ביטל הגנה זו. וולפה ועמיתיו הרחיבו ממצאים אלה והראו כי דילול באמצעות נוגדנים נגד AsGM1 או נגד-NK1.1 הגדילה באופן ניכר את מוקדי הגידול בכבד וקיצרה את משך ההישרדות, בעוד שדילול תאי T באמצעות נוגדנים נגד Thy1.2 הפחית באופן משמעותי את המוקדים, מה שמעיד כי תאי NK, ולא תאי T, הם הגורמים העיקריים המונעים גרורות בכבד של LD-MCA-38 [17]. ג'ונקוסקי ועמיתיו הוכיחו בנוסף כי מוקד כבד בודד של LD-MCA-38, שנוצר באמצעות הזרקה מתחת לקפסולת הכבד, הגביר את התפקוד הציטוטוקסי והפרוליפרטיבי של תאי הכבד שאינם פרנכימליים, הגדיל את שיעור תאי ה-T החיוביים ל-CD8 ולתאי ה-γδ, והעלה את רמות האינטרלוקין-6 ופקטור נמק הגידול [18].

חיסונים נגד סרטן וזיהוי אנטיגנים

תאי MC38 שימשו כפלטפורמה אמינה לפיתוח ולהשוואת אסטרטגיות חיסון המבוססות על תאי גידול שלמים. הודג' ושלום השוו בין וקטורים רטרו-ויראליים ווקטורים של נגיף אבעבועות (ווקסיניה) להעברת המולקולה הקו-מגרה B7-1 לתאי MC38 [19]. שני הווקטורים גרמו לביטוי שטח זהה של B7-1 ולהגנה שווה מפני חשיפה לתאי MC38 טבעיים 14 ימים לאחר מכן. עם זאת, בחשיפה חוזרת לאחר 40 ימים, החיסון הרטרו-ויראלי היה פחות יעיל, ובפני גרורות ריאתיות מבוססות, החיסון המבוסס על וקטור ווקסיניה היה עדיף באופן מובהק (P = 0.0351; P = 0.024 בעכברים בעלי חסינות לווקסיניה; P = 0.0014 בניתוח משולב). המחקר הגיע למסקנה כי חיסון תאי גידול שלמים המבוסס על וקטור פוקס-וירוס יעיל לפחות כמו, ולעיתים אף יותר, ממקבילו הרטרו-ויראלי — ממצא שהשפיע על היישום הקליני הבא של חיסוני סרטן המבוססים על וקטור פוקס-וירוס. לורנץ ועמיתיו השתמשו בתאי MC38 שנדבקו בנגיף ווקסיניה רקומביננטי המקודד ל-LFA-3 עכברי (CD48) כדי להראות שביטוי כפוי של LFA-3 שיפר את התרבות תאי ה-T, את ההיצמדות ואת הציטוטוקסיות במבחנה, ומנע לחלוטין את צמיחת הגידול בעכברי C57BL/6 סינגניים, תוך מתן הגנה חלקית מפני חשיפה מאוחרת לתאים הוריליים לא נגועים [20].

זיהוי אנטיגנים סרטניים באמצעות גישת SEREX יושם על תאי MC38 על ידי המפטון ועמיתיו, אשר חיסנו עכברי C57BL/6 בתאי MC38 וסרקו ספריית ביטוי שמקורה בתאי MC38 באמצעות סרום חיסוני [21]. גישה זו זיהתה את החלבון האנדוגני env (מעטפת) של נגיף הלוקמיה האקוטרופי ואת החלבון ATRX של עכברים כאנטיגנים מועמדים של הגידול, הרחיבה את מאגר האנטיגנים הידועים הקשורים לגידולים בעכברים, וסיפקה כלים למחקרי חיסונים מכניים. טקדה ועמיתיו יצרו תאי מיזוג מתאי הגידול MC38 ותאי דנדריטים, כולל תאי דנדריטים מבודדים ממאכסנים הנושאים גידול, והראו כי חיסון עם כל אחת מהתכשירים עורר פעילות ציטוליטית גבוהה באותה מידה של תאי הטחול כנגד MC38 ודיכא באופן משמעותי גרורות ריאתיות קיימות של MC38 [22].

גישה ייחודית לטיפול גנטי ניצלה את החסינות לאפיטופ α(1,3)גלקטוזיל (αGal). Unfer ועמיתיו חשפו עכברי נוקאאוט של α(1,3)גלקטוזילטרנספראז (αGT) — אשר, כמו בני אדם, חסרים את האפיטופ ויכולים לייצר נוגדנים נגד Gal — לתאי סרטן המעי הגס מסוג MC38 המבטאים αGal [23]. עכברים שחוסנו בתאי דם אדומים של ארנב פיתחו טיטרים של נוגדנים נגד αGal הקרובים לאלה שנצפו בסרום אנושי, בעיקר IgG1 ו-IgG3, והראו שיפור בהישרדות והאטה בהתפתחות הגידול בהשוואה לעכברי נוקאאוט שלא חוסנו ולעכברי ביקורת מסוג הבר. המחקר מספק הוכחת תפיסה in vivo של αGT כגן התאבדות בטיפול גנטי בסרטן המעי הגס; ליזיס בתיווך המשלים של תאים שעברו טרנסדוקציה של αGal הודגם קודם לכן in vitro באמצעות סרום אנושי.

אסטרטגיות טיפוליות חדשות ובדיקת תרופות

תאי MC38 שימשו להערכת מגוון שיטות טיפול פרמקולוגיות ופיזיקליות נגד סרטן המעי הגס. Kuriyama ועמיתיו הראו כי אלקטרו-פרמביליזציה הגדילה באופן משמעותי את הרגישות של תאי סרטן המעי הגס בעכברים, כולל MC38, לבלומיצין במבחנה, אם כי לא ל-5-פלואורואורציל או לציספלטין [24]. בניסויים in vivo הנלווים, כימותרפיה חשמלית עם בלומיצין או ציספלטין הביאה לנסיגה מוחלטת של גידולים קולורקטליים תת-עוריים בחמישה ובארבעה מתוך שמונה בעלי חיים, בהתאמה – אפקט המיוחס להצטברות מוגברת של התרופה בתוך הגידול; הדו"ח שפורסם אינו מפרט איזה משני קווי התאים שימש להשתלות אלה. מנומה ועמיתיו השתמשו בתאי MC38 כדי להראות כי העברת גנים בתיווך אולטרסאונד יכולה להחדיר DNA פלסמיד "עירום" לתאי קרצינומה של המעי הגס הן במבחנה והן בגידולים מסוג MC38 שצמחו בעכברים סינגניים, ובכך הוכיחו את היתכנותה של החשיפה המכנית לאולטרסאונד כטכניקה להעברת גנים שאינה ויראלית [25].

תרופות מקדימות של דיקלופנק עם תחליף קרבוראן נבדקו מחדש באמצעות מודל ה-MC38. מתוך סדרה שעוצבה מחדש, אמידין זוויטריוני הנושא אשכול נידו ביטל את חיוניות תאי MC38 בטווח המיקרומולרי הנמוך, תוך פעולה בעיקר באמצעות עיכוב חזק של חלוקת התאים ואפופטוזיס מתון המלווה בדלדול של מינים תגובתיים של חמצן וחנקן, בעוד שהדיקלופנק עצמו והאוקסינדולים המוחלפים בקרבוראן לא היו ציטוטוקסיים [26]. גישות אופטוגנטיות השתמשו אף הן בתאי MC38: תאי MC38 ו-B16F10 המבטאים את משאבת הפרוטונים החיצונית המונעת על ידי אור, ארכארודופסין-3 (AR3), עברו מוות תאי אפופטוטי בעקבות הקרנת אור ירוק, וגידולים המבטאים AR3 שהושתלו בעכברי C57BL/6 הראו התכווצות ניכרת או דיכוי צמיחה לאחר ההקרנה [27]. פארק ועמיתיו השתמשו בתאי MC38 כבקרות לסרטן המעי הגס במחקר טיפול גנטי המכוון למלנומה, תוך ניצול מבנים של פרומוטור/מגביר ספציפיים למלנוציטים המקושרים לגן הפורינ-נוקלאוזיד-פוספורילאז של Escherichia coli; 96% מתאי ה-MC38 נותרו חיים לאחר טיפול בתרופת-אב, דבר המאשר ביטוי מוגבל לרקמה [28].

מסקנה

תאי MC38 תופסים מקום מרכזי במחקר סרטן המעי הגס ובמחקר האימונו-אונקולוגי. תאימותם הסינגנית עם עכברי C57BL/6, עומס המוטציות הגבוה, נוף הניאו-אנטיגנים העשיר ורגישותם למעכבי נקודות בקרה חיסוניות, הופכים אותם יחד לאחד המודלים הפרה-קליניים המאלפים ביותר לחקר גידולים במעי הגס, תגובות לימפוציטים T חיוביים ל-CD8, מקרופאגים הקשורים לגידול, חיסוני סרטן, וביולוגיה של מסלול קולטן מוות תאי מתוכנן 1 (PD-1). עשרות שנים של מחקרים שפורסמו אישרו את תוקף המודל בתחומי הטיפול הגנטי, ביולוגיה של ההדבקה, גרורות בכבד והערכת תרופות חדשניות, בעוד שמחקרים עדכניים יותר המנצלים שלפוחיות תאיות, הדמיית PET ואופטוגנטיקה ממשיכים להרחיב את הרלוונטיות התרגומית שלו. לאור ההבדלים המתועדים בין תתי-קווים, יש לתעד את מקור התאים ולאמת את הגנוטיפ בכל מחקר. חוקרים הזקוקים למודל אמין ומאופיין היטב של קרצינומה קולורקטאלית בעכברים יכולים להזמין או לברר פרטים על תאי MC38 ישירות באתר cytion.com.

פרסומים מרכזיים

1. Corbett TH, Griswold DP Jr, Roberts BJ, et al. (1975) קשרים בין גרימת גידולים לבין התפתחות סרטן המעי הגס הניתן להשתלה בעכברים לצורך בדיקות כימותרפיה, עם הערה על מבנה החומר המסרטן. Cancer Research 35:2434–2439. PMID: 1149045
2. Tan MH, Holyoke ED, Goldrosen MH (1976) אדנוקרצינומות של המעי הגס בעכברים: שיטות לגידול סלקטיבי במבחנה. Journal of the National Cancer Institute 56:871–873. PMID: 1255804 · DOI: 10.1093/jnci/56.4.871
3. Schrörs B, Hos BJ, Yildiz IG, et al. (2023) קווי תאים של גידולים במעי הגס מסוג MC38 משני מקורות שונים מציגים הבדלים משמעותיים בטראנסקריפטום, במוטנום ובביטוי ניאו-אנטיגנים. Frontiers in Immunology 14:1102282. PMID: 36969213 · DOI: 10.3389/fimmu.2023.1102282
4. Morimoto-Tomita M, Ohashi Y, Matsubara A, et al. (2005) תאי קרצינומה של המעי הגס בעכברים, שהוקמו בשל שכיחות גבוהה של גרורות בכבד בניסוי, מפגינים צמיחה מואצת ובלתי תלויה בהיצמדות. Clinical & Experimental Metastasis 22:513–521. PMID: 16320114 · DOI: 10.1007/s10585-005-3585-0
5. Yadav M, Jhunjhunwala S, Phung QT, et al. (2014) חיזוי מוטציות גידוליות אימונוגניות באמצעות שילוב של ספקטרומטריית מסות וריצוף אקסום. Nature 515:572–576. PMID: 25428506 · DOI: 10.1038/nature14001
6. Didion JP, Buus RJ, Naghashfar Z, et al. (2014) פרופיל מערך SNP של קווי תאים של עכברים מזהה את זני המקור שלהם וחושף זיהום צולב ואנופלואידיות נרחבת. BMC Genomics 15:847. PMID: 25277546 · DOI: 10.1186/1471-2164-15-847
7. Zhang CF, Yu XJ, Wang BY, et al. (2016) רצף הגנום המיטוכונדריאלי המלא של קו תאים MCA38 מסרטן המעי הגס של חולדה. Mitochondrial DNA Part A 27:2034–2035. PMID: 25434994 · DOI: 10.3109/19401736.2014.974176 — ראו את הערת האזהרה בערך Cellosaurus CVCL_B288.
8. Cornelissen LAM, Blanas A, van der Horst JC, et al. (2019) שיבוש במטבוליזם של חומצה סיאלית מוביל לצמיחת הגידול על ידי הגברת אפופטוזיס של תאי T מסוג CD8+. International Journal of Cancer 144:2290–2302. PMID: 30578646 · DOI: 10.1002/ijc.32084
9. Zhang L, Zhang S, Wu J, et al. (2023) סמנים ל-PET מבוססי פפטידים ליניאריים להדמיית PD-L1 בגידולים. Molecular Pharmaceutics 20:4256–4267. PMID: 37368947 · DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00382
10. Hiroishi K, Tüting T, Tahara H, Lotze MT (1999) טיפול גנטי באינטרפרון-אלפא בשילוב עם העברת CD80 מפחית את היכולת הגידולית ואת הצמיחה של גידול קיים במודלים של גידולים בעלי אימונוגניות נמוכה. Gene Therapy 6:1988–1994. PMID: 10637450 · DOI: 10.1038/sj.gt.3301034
11. Eguchi J, Hiroishi K, Ishii S, Mitamura K (2003) טיפול גנטי באינטרפרון-אלפא ובאינטרלוקין-12 בסרטן: אינטרפרון-אלפא מעורר תגובות חיסוניות ספציפיות לגידול, בעוד שאינטרלוקין-12 מגרה הרג לא ספציפי. Cancer Immunology, Immunotherapy 52:378–386. PMID: 12739068 · DOI: 10.1007/s00262-002-0367-2
12. Rossowska J, Anger N, Wegierek K, et al. (2019) פוטנציאל אנטי-גידול של שלפוחיות תאיות חוץ-תאיות המשתחררות מתאי קרצינומה של המעי הגס בעכברים מהונדסים גנטית, עם ביטוי-יתר של אינטרלוקין-12 ו-shRNA ל-TGF-β1. Frontiers in Immunology 10:211. PMID: 30814999 · DOI: 10.3389/fimmu.2019.00211
13. Xing H, Liang C, Xu X, et al. (2020) תאי סטרומה מזנכימליים/דמויי גזע עם דיכוי של GARP מעכבים את התרבות התאים ואת הפלישה של תאי סרטן המעי הגס של עכברים (MC38) באמצעות אקסוזומים. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24:13984–13990. PMID: 33155413 · DOI: 10.1111/jcmm.16008
14. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (1999) ההידבקות של תאי T של עכברים שהופעלו באמצעות נוגדן נגד CD3 לתאי אדנוקרצינומה סינגניים במעי הגס מוסדרת באופן דיפרנציאלי על ידי מסלולים תלויי-קינאז טירוזין חלבוני, קינאז C חלבוני ו-cAMP בתא האפקטור. Biochemical and Biophysical Research Communications 255:460–465. PMID: 10049731 · DOI: 10.1006/bbrc.1999.0232
15. MacKenzie WM, Hoskin DW, Blay J (2002) אדנוזין מדכא את ההידבקות של לימפוציטים מסוג T לתאי אדנוקרצינומה של המעי הגס, המתווכת על ידי אינטגרין אלפא(4)בטא(7). Experimental Cell Research 276:90–100. PMID: 11978011 · DOI: 10.1006/excr.2002.5514
16. Cohen SA, Tzung SP, Doerr RJ, Goldrosen MH (1990) תפקידם של תאי כבד חיוביים ל-asialo-GM1, שמקורם בעכברים עירומי-תימוס או בעכברים שטופלו בחומצה פולי-אינוזינית-פוליציטידילית, בדיכוי גרורות כבדיות ניסיוניות שמקורן במעי הגס. Cancer Research 50:1834–1840. PMID: 2306736
17. Volpe CM, Mehta N, Kim U, et al. (1999) תאי NK חיוביים ל-AsGM1 מונעים גרורות של תאי גידול LD-MCA-38 הפולשים בעכבר עירום. 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) גרורות בכבד משנות את תפקוד המערכת החיסונית של תאים לא-פרנכימליים בכבד של עכברים. Archives of Surgery 127:1325–1329. PMID: 1444795 · DOI: 10.1001/archsurg.1992.01420110073015
19. Hodge JW, Schlom J (1999) מחקרים השוואתיים בין וקטור רטרו-וירוס לווקטור פוקס-וירוס בחיסונים המבוססים על תאי גידול שלמים. Cancer Research 59:5106–5111. PMID: 10537283
20. Lorenz MG, Kantor JA, Schlom J, Hodge JW (1999) גרימת חסינות אנטי-גידולית המושרית על ידי תאי גידול המבטאים אנלוגי LFA-3 עכברי באמצעות נגיף ווקסיניה רקומביננטי. Human Gene Therapy 10:623–631. PMID: 10094205 · DOI: 10.1089/10430349950018698
21. Hampton TA, Conry RM, Khazaeli MB, et al. (2000) ניתוח SEREX לזיהוי אנטיגנים סרטניים במודל עכברי של אדנוקרצינומה. טיפול גנטי בסרטן 7:446–455. PMID: 10766351 · DOI: 10.1038/sj.cgt.7700124
22. Takeda A, Homma S, Okamoto T, et al. (2003) מיזוגים בין תאי דנדריטים לא בשלים לתאי גידול מעוררים תגובה חיסונית אנטי-גידולית חזקה. 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) החסינות לאפיטופ אלפא(1,3)גלקטוזיל מספקת הגנה בעכברים שנחשפו לתאי סרטן המעי הגס המבטאים אלפא(1,3)גלקטוזיל-טרנספראז: גן התאבדות חדש לטיפול גנטי בסרטן. Cancer Research 63:987–993. PMID: 12615713
24. Kuriyama S, Matsumoto M, Mitoro A, et al. (2000) טיפול אלקטרוכימותרפי בסרטן המעי הגס באמצעות חומרים כימותרפיים נפוצים במודל עכברים. Digestive Diseases and Sciences 45:1568–1577. PMID: 11007108 · DOI: 10.1023/a:1005565027969
25. מנומה י., נקאמורה מ., אונו ט., פורהאטה ה. (2000) אולטרסאונד מסייע בהעברת DNA פלסמיד חשוף לתאי קרצינומה של המעי הגס במבחנה ובגוף החי. Human Gene Therapy 11:1521–1528. PMID: 10945766 · DOI: 10.1089/10430340050083252
26. Selg C, Gordić V, Krajnović T, et al. (2024) תכנון מחדש והערכה של תרופות מקדימות מבוססות דיקלופנק עם תחליף קרבוראן והפוטנציאל האנטי-סרטני שלהן. Scientific Reports 14:30488. PMID: 39681576 · DOI: 10.1038/s41598-024-81414-x
27. Nakao S, Kojima K, Sato K, et al. (2025) טיפול אופטוגנטי בסרטן באמצעות רודופסין ארכאי-רודופסין-3 (AR3) – משאבת פרוטונים חיצונית המונעת על ידי אור. 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) הגברת הביטוי הגנטי הספציפי למלנומה באמצעות מגביר ספציפי למלנוציטים בטנדם מובילה לעלייה ברעילות התאית של הגן לפוריין נוקלאוסיד פוספורילאז במלנומה. Human Gene Therapy 10:889–898. PMID: 10223723 · DOI: 10.1089/10430349950018292

נתונים ביבליוגרפיים ותקצירים נלקחו מ-PubMed. מטא-נתונים על קו התאים נלקחו מהערך ב-Cellosaurus עבור MC-38 (RRID:CVCL_B288).