transkriptiotekijävälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi: edelläkävijä

koska syövän uusiutumisen, etäpesäkkeiden ja resistenssin hoito on edelleen haastavaa klinikoilla, syövän geenihoidon toteuttaminen on säilynyt kukoistavana ja vaativana vaihtoehtona, joka saattaa voittaa tällaiset vaikeudet . On hyvin tunnettua, että hyvänlaatuiset solut voivat muuttua syöpäsoluiksi pahanlaatuisen siirtymän jälkeen, mutta se, voidaanko syöpäsolut geneettisesti ja epigeneettisesti kääntää takaisin hyvänlaatuiseksi fenotyypiksi, jää epäselväksi . Transkriptiotekijävälitteinen uudelleenohjelmointi on viime aikoina noussut esiin in vitro-lähestymistapana, jonka avulla syöpäsolut voivat hakea hyvänlaatuisia toimintoja.

kuten aiemmin on käsitelty, IPSC-tekniikkaa on käytetty kehittyneenä uudelleenohjelmointimenetelmänä somaattisen siirtymän aikaansaamiseen terminaalisesti erilaistuneista somaattisista soluista pluripotenssiin, mutta sitä on myös käytetty CSCs: n tuottamiseen onkogeeniselle karakterisoinnille . Lisäksi iPSC-tekniikkaa on myös käytetty usein uudelleenohjelmointiin syöpäsoluista pluripotenteiksi soluiksi, joilla on hyvänlaatuinen fenotyyppi. Vuonna 2009 Utikal et al. uudelleenohjelmoitu ihmisen melanosyytit ja hiiren melanoomasolulinja hyvänlaatuiseen fenotyyppiin iPSCs: ään ottamalla käyttöön Yamanaka-tekijät, joiden hyötysuhde vaihtelee 0,05%: sta 0,1%: iin. R545 melanoomasolulinjasta johdetuissa iPSCs: ssä ilmeni endogeenista oct4 -, Klf4-ja C-Myc-ilmentymistä, Oct-4-ja NANOG-promoottoreiden demetylaatiota ja tuumorigeenisuuden häviämistä in vivo. Kun doksisykliiniä indusoiva lentiviraalinen Yamanaka-tekijöiden ilmentyminen lopetettiin doksisykliinistä luopumalla, uudelleenohjelmoiduista melanoomasoluista saadut hiirikimeerat olivat säilyttäneet benigniteettinsä eivätkä muodostaneet näkyvää kasvainta 5 kuukauden iässä, mikä viittaa siihen, että uudelleenohjelmoiduille soluille tehtiin normaali erilaistumisprosessi hyvänlaatuisten solujen tuottamiseksi in vivo.

vuonna 2010, Miyoshi et al. todettiin, että pluripotenssiin liittyvien geenien, kuten NANOGIN, vaiheen spesifisten alkion antigeeni-4: n (SSEA-4), TRA-1-60: n ja TRA-1–81: n ilmentyminen oli koholla sen jälkeen, kun Yamanaka-tekijöitä oli lisätty haiman, maksan ja paksusuolen syöpäsoluihin. Uudelleenohjelmointi Käänteinen DNA ja Histoni metylaatio tietyillä promoottori alueilla re-express pluripotency liittyvät geenit niin, että uudelleen ohjelmoitu syöpäsolut pystyivät kehittämään malleja samanlaisia ectoderm, mesoderm, ja endoderm. Lisäksi pluripotenteilla syöpäsoluilla oli suurempi herkkyys kemoterapeuttiselle aineelle 5-fluorourasiilille (5-Fu), mikä johti mahdolliseen kliiniseen merkitykseen kumota hankittu kemoterapia/radiovastus syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin kautta. Lisäksi uudelleenohjelmoidut syöpäsolut kykenivät erilaistumaan eri sukusoluiksi, mukaan lukien epiteelisolut, mesenkymaalit ja hermosolut (joita kutsutaan yhteisesti post pluripotenteiksi syöpäsoluiksi). Post pluripotentit syöpäsolut olivat vähemmän pahanlaatuisia kuin vanhempien syöpäsolut in vitro, eikä niillä ollut tuumorigeenisiä vaikutuksia Nod/SCID-hiirillä tehdyn tuumorinmuodostusmäärityksen perusteella. Uudelleenohjelmoinnin tehokkuus syöpäsoluista pluripotenteiksi syöpäsoluiksi on kuitenkin edelleen alhainen, mikä viittaa siihen, että vain vähemmistö kasvainsoluista voidaan onnistuneesti uudelleenohjelmoida pluripotenteiksi syöpäsoluiksi. Myöhemmät tutkimukset osoittivat myös, että muut kombinatoriset transkriptiotekijät, kuten Lin-28 homolog (LIN28), Oct-4, SOX2 ja NANOG, pystyivät myös ohjelmoimaan keuhko-adenokarsinooman ja ruoansulatuskanavan syövän uudelleen IPSC: ksi, jolla oli lievempi tuumorigeenisuus ja metastaattinen potentiaali . Transkriptiotekijävälitteistä uudelleenohjelmointia voidaan edelleen suunnata erilaisten erilaistumiseen liittyvien tekijöiden avulla muodostamaan funktionaalisia soluja erilaisista sukulinjoista . Vaikka tällainen uudelleenohjelmointi lähestymistapa on mahdollista ja eettisesti hyväksyttävää uudelleen aktivoida post-epigeneettinen tila syöpäsolujen takaisin hyvänlaatuinen pluripotent tilaan , tehokkuus ja turvallisuus syöpäsolujen uudelleenohjelmointi välittämä transkriptio tekijät ovat edelleen haastava tehtävä on ratkaistava ennen kuin se tulee lupaava hoito syöpään .

kombinatoriset pluripotenssiin liittyvät transkriptiotekijät ovat osoittaneet kykenevänsä ohjelmoimaan syöpäsolut uudelleen uiPSCs: ään ja mahdollisesti erilaistumaan edelleen normaaleiksi soluiksi. Lisäksi tutkijat ovat viime aikoina havainneet, että sukuperäiset tekijät voivat suoraan ohjelmoida syöpäsoluja toiminnallisiksi somaattisiksi soluiksi ohittamalla pluripotenttivaiheen, mikä voisi vähentää riskiä indusoitujen pluripotenttien syöpäsolujen pahanlaatuiseen muuntumiseen .

Breakpoint cluster region (BCR)-Abelson hiiren leukemia virusperäinen onkogeeni homolog 1 (ABL1)+ prekursori B-solu akuutti lymfoblastinen leukemia (B-ALL) on ominaista estää B-solujen erilaistumista. Siksi BCR-ABL1+ B-Allin uudelleenohjelmointia ei-leukemisiin soluihin on pidetty erinomaisena strategiana erilaistumisen eston voittamiseksi . Aiempi tutkimus on osoittanut, että CCAAT/enhancer-binding protein alpha (C/EBPa), transkriptiotekijä, joka liittyy kaikkien kehitykseen, voi indusoida solun siirtymistä hiiren B-sukusoluista makrofageihin noin 100% tehokkuudella . Tämä aikaisempi työ on johtanut pohtimaan, voitaisiinko C / EBPa: ta käyttää myös B-solulinjan syövän uudelleenohjelmointiin toiminnallisiksi makrofageiksi. Vuonna 2013 Rapino ym. onnistuneesti uudelleenohjelmoitu ihmisen lymfooma ja leukemia B-solulinjat makrofagin kaltaisiin soluihin ottamalla käyttöön C/EBPa. Yli 20 ihmisen lymfooman ja leukemian B-solulinjan analyysin mukaan 80% soluista voitaisiin ohjelmoida osittain tai kokonaan uudelleen makrofagin kaltaisiksi soluiksi. Uudelleenohjelmoitujen lymfoblastisen leukemian B-solujen tuumorigeenisuus oli vähäisempää in vitro, ja makrofagiin liittyvät markkerit säätelivät toisiaan ylöspäin ja B-soluihin liittyvät markkerit alaspäin. Hiirimalleilla tehdyt kokeet vahvistivat myös, että kasvainta ei muodostunut C/EBPa-tartunnan saaneiden lymfaattisten leukemiasolujen injisoinnin jälkeen immuunipuutoksisiin hiiriin. Vaikka suurin osa analysoiduista lymfooma-ja leukemiasolulinjoista ohjelmoitiin uudelleen ainakin osittain tai ohimenevästi, vain kaksi solulinjaa, joilla on suurempi C/EBPa: n endogeeninen ilmentymä, ylläpitivät tehokkaasti solujen siirtymistä makrofagin kaltaisiin soluihin, mikä osoittaa syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin onnistumisnopeuden riippuvan suuresti C/EBPa: n endogeenisestä ilmentymisestä .

aiemmissa tutkimuksissa on keskitytty ottamaan käyttöön yksi ydintranskriptiotekijä, joka lievittää B-soluihin liittyvien maligniteettien lisäksi myös maksasolusyövän (HCC) tuumorigeenisuutta . Jotta syöpäsolut voidaan onnistuneesti ohjelmoida soluihin, joilla on normaalit toiminnot, on välttämätöntä, että eri ydintranskriptiotekijät toimivat yhteistyössä . Onko olemassa tiettyä kaavaa transkriptiotekijöitä, jotka voivat tehokkaasti aiheuttaa syövän siirtymistä maligniteetista benignity korkea hyötysuhde ja turvallisuus on edelleen vaikeasti. Viimeaikaiset edistysaskeleet yksisoluisen RNA: n sekvensoinnissa ovat antaneet tutkijoille mahdollisuuden saada kattavampaa profilointia eri syöpäsoluissa, ja lisääntyvä määrä transkriptiotekijäehdokkaita on tunnistettu ja luonnehdittu syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin tehokkuuden parantamiseksi .

vuonna 2014, Huang et al. todettiin, että yhdistelmä transkriptiotekijöitä, mukaan lukien hepatosyyttien ydintekijä 1 alfa (HNF1A), hepatosyyttien ydintekijä 3 alfa (HNF3A) ja forkhead box protein A3 (FOXA3) oli merkittävä rooli ohjelmoitaessa ihmisen fibroblastit uudelleen hepatosyyttien kaltaisiin soluihin. Sitten vuonna 2019, Cheng et al. osoitettu, että hnf1a: n, HNF4A: n ja FOXA3: n yhdistelmä voi myös aiheuttaa HCC: n suoran uudelleenohjelmoinnin hepatosyyttien kaltaisiin soluihin, joilla on normaalit toiminnot, kuten albumiinin eritys, glykogeenisynteesi, low density lipoproteiinin soluunotto sekä metabolian kontrollointi ja detoksifikaatio. Tässä tutkimuksessa adenoviruksen avulla hnf1a, HNF4A ja FOXA3 tuotiin synergistisesti HCCLM3-ja Huh7-solulinjoihin. Perustuu sen luontainen hepatotropism, verrattuna iPSC uudelleenohjelmointi, adenovirus-välitteinen infektio indusoi noin 100% HCC soluja ilmaista valitut transkriptio tekijät, jotka merkittävästi parantunut infektio ja uudelleenohjelmointi tehokkuutta. Kombinatoriset transkriptiotekijät indusoivat maksasoluihin liittyvien geenien ilmentymistä ja morfologisia muutoksia sekä HCCLM3-että Huh7-solulinjoissa, mikä viittaa hnf1a: n, HNF4A: n ja FOXA3: n samanaikaiseen vaikutukseen HCC-uudelleenohjelmoinnissa. Uudelleen ohjelmoidut maksasolut osoittivat maksasolujen toiminnan vähittäistä lisääntymistä ja tuumorigeenisten ominaisuuksien häviämistä in vitro. Esimerkiksi UUDELLEENOHJELMOIDUT hepatosyytit HCCLM3-solulinjoista osoittivat merkittävää albumiinin (ALB) ekspression lisääntymistä ja alfa-fetoproteiinin (AFP) ekspression vähenemistä. Colony-forming assay -, migration assay-ja spheroid formation assay-testien tulokset osoittivat myös, että proliferaatio-ja migraatiokyvyt sekä maksan CSC-solujen määrä vähenivät. CDNA microarrayn tulokset vahvistivat, että uudelleen ohjelmoidut hepatosyyttien kaltaiset solut olivat geneettisesti samanlaisia kuin ihmisen primaariset maksasolut. Hiirimallit osoittivat myös, että uudelleen ohjelmoidut maksasolujen kaltaiset solut menettivät merkittävästi tuumorigeenisuuttaan in vivo ja kykenivät rekonstruoimaan maksan rakenteen regeneraation aikana. Lisäksi epiteelisolujen adheesiomolekyyli (EpCAM)+ alapopulaatio uudelleenohjelmoiduissa hepatosyyttien kaltaisissa soluissa väheni merkittävästi, mikä viittaa siihen, että syöpäsolujen uudelleenohjelmointi hnf1a: n, HNF4A: n ja FOXA3: n kautta voisi tehokkaasti poistaa CSCs: ää syövän uusiutumisen, uusiutumisen ja resistenssin estämiseksi HCC: ssä.

transkriptiotekijävälitteinen uudelleenohjelmointi perustuu geneettisiin ja epigeneettisiin modifikaatioihin tietyn geenitoimituksen kautta . Lähtien Yamanaka et al. transkriptiotekijöitä on onnistuneesti käytetty hiiren ja ihmisen fibroblastien uudelleenohjelmointiin iPSCs: ään, uudelleenohjelmointitekniikkaa on käytetty edelleen mahdollisten syöpähoitojen kehittämisessä . Transkriptiotekijävälitteistä syöpäsolujen uudelleenohjelmointia koskeva kiista kuitenkin jatkui . Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että uudelleenohjelmointi syöpäsoluista pluripotenteiksi ei aina johda positiivisiin vaikutuksiin. Esimerkiksi, koska läsnä onkogeenien kuten C-Myc, KLF4, ja SOX2, pluripotent syöpäsolut on turvallisuus huolenaiheita onkogeneesi johtuen poikkeavasta erilaistumista . Lisäksi transkriptiotekijävälitteisellä syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnilla on lisäkustannuksia, käyttöönoton tehokkuutta ja In vivo-toimitusta koskevia rajoituksia, jotka ovat haitanneet sen mahdollisuuksia kliinisessä translaatiossa . Syövän aloitus ja eteneminen liittyvät ensisijaisesti geneettisiin mutaatioihin ja monimutkaisiin epigeneettisiin vaihteluihin, mukaan lukien mikroRNA-asetus, DNA-metylaatio, histonin muutokset ja kromosomien remodelointi . Transkriptiotekijävälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi on suuressa määrin mukana näissä monimutkaisissa molekyyliverkoissa ja taustalla oleva mekanismi on suurelta osin tutkimaton.

Pienimolekyylivälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi: game-changer

transkriptiotekijävälitteisen syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin tulo on tarjonnut uraauurtavia tuloksia todistaakseen syövän kohtaloiden uudelleenohjelmoinnin toteutettavuuden . Vaikka transkriptiovälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi on laajalti tunnustettu potentiaalisesti lupaavaksi strategiaksi maligniteetteja vastaan, siirtogeenisten muutosten aiheuttamat turvallisuus-ja tehokkuusongelmat ovat edelleen ei-vähäpätöinen salpaus . Geneettiset poikkeavuudet, kuten aktivointi onkogeenien tai hiljentäminen tuumorisuppressorigeenien aiheuttama lisäys eksogeenisen DNA-sekvenssien voi vaarantaa tulevaisuudessa kliininen käännös syöpäsolujen uudelleenohjelmointi hoito. On ollut vaihtoehtoinen tapa korvata virusinfektio ohimenevällä geenitoimituksella käyttäen erityisesti suunniteltuja mikrohiukkasia , mutta transkriptiotekijävälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi on edelleen riskialtista ja teknisesti haastavaa . Siksi on kiireesti laadittava vaihtoehtoisia strategioita, joilla saadaan aikaan tehokas syöpäsolujen uudelleenohjelmointi. Viime aikoina pieni molekyylivälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi on osoittautunut kykeneväksi ohjelmoimaan terminaalisesti erilaistuneita soluja uudelleen pluripotenttiseen tilaan . Vielä merkittävämpää on, että on olemassa myös useita tutkimuksia, jotka osoittavat, että käyttämällä pieniä molekyylejä indusoimaan syöpäsolujen uudelleenohjelmointia maligniteetista suotuisuuteen voi kiertää joitakin transkriptiotekijävälitteisen syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin rajoituksia .

Pienimolekyylivälitteisellä uudelleenohjelmoinnilla on selviä etuja, kuten suhteellisen edullinen, yksinkertainen tekniikka, helposti viritettävä monipuolisuus, läpäisevyys ja palautuvuus . Pienet molekyylit voivat myös toimia erinomaisena ehdokkaana säätelemään tehokkaasti solujen prosesseja suoraan kohdistuvien signalointireittien, kuten Wnt -, siili-ja Virtaheporatojen kautta . On kätevää valmistaa pieniä molekyylejä ja skaalata niiden läpimenoa uudelleenohjelmoinnin aikaansaamiseksi eri linjoilla . Lisäksi tällaisia molekyylejä voidaan käyttää molekulaarisina koettimina tutkimaan taustalla olevia muutoksia molekyylien signaloinnissa syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin aikana, mikä saattaa johtaa uudelleenohjelmoinnin tehokkuuden paranemiseen ja kohteen ulkopuolisen vaikutuksen vähenemiseen . Jotta pienet molekyylivälitteiset syöpäsolujen uudelleenohjelmointi onnistuisi, on tarpeen tunnistaa ja kehittää pieniä biokemiallisia molekyylejä, jotka voivat auttaa syöpäsoluja voittamaan epigeneettiset esteet ja tukkeumat eri solujen signalointiradoilla . Koska pienimolekyylivälitteisen syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin käyttäminen itsenäisesti maligniteetin muuttamiseksi suotuisaksi on toistaiseksi haastavaa, on olemassa rajallinen määrä tutkimuksia laajennetulla rajalla .

esittämällä C / EBPa, Rapino et al. onnistuneesti uudelleenohjelmoitu ihmisen lymfooma ja leukemia B-solulinjat makrofagin kaltaisiin soluihin. Löydös johtaa teoreettiseen käsitykseen siitä, voivatko pienet molekyylit vaikuttaa myös lymfoblastisen leukemian uudelleenohjelmointiin. Vuonna 2015 McClellan et al. todettiin, että myeloidista erilaistumista indusoivat sytokiinit, mukaan lukien FMS: n kaltainen tyrosiinikinaasi-ligandi (FLT3L), interleukiini 7 (IL-7), interleukiini 3 (IL-3), granulosyyttien makrofagikasvutekijä (GM-CSF), makrofagien pesäkettä stimuloiva tekijä (MCSF) ja myeloidiset transkriptiotekijät, kuten C/EBPa ja PU.1 voisi tehokkaasti uudelleenohjelmoida ihmisen BCR-ABL1+ B – kaikki solut makrofagin kaltaisiksi soluiksi. Kun 2 viikkoa oli kulunut myeloidista erilaistumista indusoiville sytokiineille altistumisesta, 53%: n CD19+/CD34+ – leukemiablasteista todettiin lisäävän merkitsevästi CD14: n ilmentymistä ja vähentävän CD19: n ilmentymistä. CD14+ / CD19-alapopulaatio lajiteltiin ja puhdistettiin siten, että saadaan > 98% makrofagimaisia soluja, joilla on vakaa CD14-ilmentymä. Uudelleenohjelmoiduilla soluilla oli makrofagityyppinen morfologia, pinta-immunofenotyypit, geenien ilmentymisprofiili, oksidatiivisen purskahduksen muodostuminen ja fagosyyttinen kyky. Uudelleenohjelmoidut solut voivat lisäksi lievittää leukemogeenisuutta merkittävästi, mikä ilmenee siten, että eläinkoemalleissa ei pystytä muodostamaan pahanlaatuisia ksenograftteja. Tulokset saattavat johtaa toteuttamiskelpoiseen strategiaan, jossa hyödynnetään syöpäsolujen uudelleenohjelmointia BCR-ABL1+ B-Allin hoitoon in vivo. In vivo-uudelleenohjelmoinniksi ehdotetut leukemian uudelleenohjelmoinnista saadut tulokset olivat kuitenkin alustavassa vaiheessa, koska sytokiini-induktion aiheuttamat geneettiset poikkeavuudet ovat edelleen tutkimatta. Lisäksi 5 12 kliinisestä tapauksesta osoitti vastustuskykyä CD14 + – ohjelmoinnille. Siksi on epäselvää, miten valita prospektiivisesti potilaat, jotka hyötyisivät leukemian uudelleenohjelmoinnista. Näiden rajoitusten voittamiseksi tarvitaan lisää tutkimusta, ennen kuin siitä voi tulla tehokas terapeuttinen strategia B-soluihin liittyviä maligniteetteja vastaan.

vuonna 2019, Ishay-Ronen et al. onnistuneesti muuntaa invasiivisia rintasyöpäsolujen toiminnallisia adiposyyttien estää etäpesäkkeitä kautta pienimolekyylinen induktio epiteelin-mesenkymaalinen siirtyminen (EMT) ja uudelleen erilaistuminen. EMT on hyvin tunnettu uudelleenohjelmointiprosessi, joka voi parantaa solujen plastisuutta . Kuten aiemmin on osoitettu, uudelleenohjelmointiprosessi pluripotenttien syöpäsolujen tuottamiseksi liittyy yleensä mahdollisuuteen erilaistua edelleen erilaisiksi sukulinjoiksi, joilla on normaalit solutoiminnot transkriptiotekijän tai pienimolekyylisen induktion kautta . Niinpä Ishay-Ronen ym. indusoitu EMT hoitamalla Py2T-rintasyöpäsoluja muuntamalla kasvutekijä-beetaa (TGF-β) In vitro ja erilaistamalla uudelleen ohjelmoidut Py2T-solut toiminnallisiksi adiposyyteiksi insuliinin, deksametasonin, rosiglitatsonin ja luun morfogeneettisen proteiinin 2 (BMP2) avulla. Tulokset osoittivat, että uudelleen ohjelmoidut Py2T-solut voitaisiin saada käymään läpi adipogeneesin pienten molekyylien cocktaililla. Vähintään 20 päivän hoidon jälkeen TGF-β: lla ja adipogeneesiä indusoivilla tekijöillä uudelleenohjelmoidut Py2T-solut, joilla on mesenkymaalisia ominaisuuksia, ilmaisivat huomattavasti korkeampia C/EBPa-ja CCAAT/enhancer-sitoutumisproteiini beetaa (C/EBPß), jotka säätelivät adipogeneesiä verrattuna niiden kollegoihin, joilla oli epiteeliominaisuuksia. Uudelleenohjelmoitujen rintasyöpäsolujen monipuolinen pluripotenssi vahvistettiin muilla mesenkymaaleihin liittyvillä erilaistumisilla, mukaan lukien osteogeneesi ja kondrogeneesi, ja osteo-ja kondro-spesifisten merkkiaineiden, kuten transkriptiotekijä Sp7 (Osterix), kollageenityyppi II ja sukupuolta määrittävä alue Y-box 9 (SOX9), osoittamisella. Lisäksi he käyttivät mtflecad (epiteeli) ja MTΔCad (mesenkymal) hiirimalleja testatakseen EMT: hen liittyvien uudelleenohjelmointi-ja uudelleen erotteluprosessien tehokkuutta ja spesifisyyttä. Sekä in vitro TGF-β: n indusoima uudelleenohjelmointi että In vivo Cre-rekombinaasivälitteinen uudelleenohjelmointi osoittivat, että noin 60% rintasyöpäsoluista ilmaisi C/EBPa+. Tulokset vahvistivat, että TGF-β: lla oli tärkeä rooli EMT: hen liittyvän uudelleenohjelmointiprosessin ja syöpäsolujen mesenkymaalisten ominaisuuksien säätelyssä sekä in vitro että In vivo. Lisäksi kombinatorinen hoito trametinibilla ja rosiglitatsonilla hiirimallissa johti uudelleen ohjelmoitujen rintasyöpäsolujen tehokkaaseen adipogeneesiin in vivo. Koska trametinibi ja rosiglitatsoni ovat U. S. Food and Drug Administration (FDA)-hyväksytty lääkkeitä aiheuttaa EMT ja adipogeneesiä, käyttämällä niitä välittäjinä syöpäsolujen uudelleenohjelmointi hoito on kliinisesti toteutettavissa verrattuna lähestymistapoja käyttäen muita välittäjiä . Tämän tutkimuksen merkittäviä etuja ovat paitsi pienten molekyylien tunnistaminen rintasyöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin ja erilaistumisen säätelyssä myös sellaisen monistettavan mallin luominen, jota voidaan hyödyntää syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin arvioinnissa monissa muissa syöpätyypeissä, joilla on erilaisia sukujuuria. Invasiivisten mesenkymaalisten syöpäsolujen eliminoituminen pienimolekyylivälitteisellä syöpäsolujen uudelleenohjelmointihoidolla voi hoitaa hankittua kemoterapia- / radiosuojeluresistenssiä ja syövän etäpesäkkeitä, mutta trametinibin ja rosiglitatsonin hoidon spesifisyyttä ja haittavaikutusten ehkäisyä tulee tutkia tarkemmin myöhemmissä tutkimuksissa .

kuten todettiin, syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin aikana pienet molekyylit eivät näytä vaikuttavan solun apoptoosiin, kuten ei myöskään solujen proliferaatioon. Esimerkiksi G0/G1-vaiheen aika pitenee, ja solusykliä edistävät geenit tukahdutetaan, mikä osoittaa, että benigniteetin lisääntyminen on tapahtunut . Pienimolekyylivälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi tarjoaa ei-virus-ja ei-integroidun lähestymistavan, joka indusoi siirtymisen syöpäsoluista hyvänlaatuisiin soluihin. Yhtenä mahdollisista strategioista tällainen uudelleenohjelmointi on erittäin lupaava estämään tehokkaasti erilaisten maligniteettien kehittymistä ja uusiutumista.

toistaiseksi syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin edistämisellä on edessään monia haasteita. Ensinnäkin, jotkut syöpätyypit (kuten nenänielun karsinooma) koostuvat suuri alapopulaatio erilaistumattomien syöpäsolujen, joten tällaisia syöpäsoluja vaikea ohjelmoida hyvänlaatuisiin soluihin, koska in situ kasvaimen heterogeenisuus . Suora uudelleenohjelmointi voisi olla mahdollinen lähestymistapa, jota voidaan soveltaa tämäntyyppisiin syöpiin, mutta lupaavia todisteita ei ole toistaiseksi saatu . Toiseksi on monia pieniä molekyylejä, jotka voivat toimia erinomaisina ehdokkaina syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnissa in vitro, mutta vain harvat niistä ovat saaneet virallisen hyväksynnän Yhdysvalloissa. FDA, koska jokainen pienimolekyylinen lääke on ehdottomasti tarkistettava sen hyötyjen ja mahdollisten riskien perusteella aiotuille potilaille . Tulevissa tutkimuksissa olisi keskityttävä farmakologisten aineiden välittämän syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin kehittämiseen turvallisuus-ja tehokkuusongelmien minimoimiseksi. Lisäksi pienten biokemiallisten molekyylien toiminnot eivät ole riittävän spesifisiä, mikä viittaa siihen, että mahdollisia kohteen ulkopuolisia vaikutuksia voi joskus tapahtua uudelleenohjelmoinnin aikana . Lisäksi pienten molekyylien annostusta syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin ja erilaistumisen indusoimiseksi In vivo on tutkittava huolellisesti, jotta vältetään mahdollisesti haitalliset haittavaikutukset potilailla. Siksi on kiireellistä tulkita tarkasti syöpäsolujen uudelleenohjelmoinnin molekyylimekanismit sivuvaikutusten lievittämiseksi. Se pitää tarpeellisena käyttää tehokasta jakelumenetelmää siihen liittyvien pienten molekyylien uudelleenohjelmointiin, koska monet hoidon epäonnistumiset eivät ole johtuneet itse lääkkeiden tehottomuudesta vaan lääkejakelun tehottomuudesta .

mikroRNA ja eksosomivälitteinen syöpäsolujen uudelleenohjelmointi: kehittyvät vaihtoehdot

on raportoitu, että mikrornat , mukaan lukien miRNA302s , miRNA200c , miRNA369 , miRNA34a ja miRNA30b , ovat ratkaisevia pluripotenssiin liittyvien geenien ilmentymisen tehostamisessa. Micrornaa on pidetty hyödyllisinä biomarkkereina ja molekyyliluotaimina kohdentamaan tiettyjä solutyyppejä ja manipuloimaan solujen uudelleenohjelmointia. Solujen siirtymisen tarkka ja tehokas säätely maligniteettien hoitoon micrornaa hyödyntämällä on kuitenkin toistaiseksi haastavaa.

Lin et al. ensimmäinen osoitti, että ihmisen ihosyöpäsolut voitaisiin ohjelmoida iPSCs: ään microRNA-302s: n avulla, joita esiintyy runsaasti ihmisen ESCs: ssä, mutta jotka hävisivät nopeasti erilaistumisen jälkeen. On raportoitu, että pluripotentit syöpäsolut, joissa on microRNA-302s-transfektio, ovat vähentäneet tuumorigeenisuutta, genomidemetylaatiota ja kohonneet SSEA-3/4 -, SOX2 -, NANOG-ja Oct-3/4-ilmentymät. Koska microRNA-302s: n koko oli vain noin 1 kb, transfektiotehokkuus saavutti > 99% virtaussytometrianalyysien perusteella, mikä viittaa siihen, että eksogeenisen tekijän koolla oli tärkeä rooli transfektion tehokkuudessa . Kuitenkin vain 2-5% syöpäsoluista onnistuttiin ohjelmoimaan uudelleen pluripotenteiksi ES: n kaltaisiksi soluiksi. Geeniekspressioanalyysi paljasti, että pluripotenteissa ES: n kaltaisissa soluissa oli yli 86% samankaltaisuutta ihmisen ES-solulinjojen H1 ja H9 kanssa. Alle lineage-spesifinen erilaistumista indusoiva media, syövästä peräisin ES-kuin solut edelleen erilaistunut hyvänlaatuisia soluja, kuten neuronit, kondrosyytit, ja fibroblastit. MicroRNA-200-perheen on myös osoitettu parantavan EMT: tä kohdistamalla sinkkisormen e-box-sitovaa homeobox 1 (ZEB1) – akselia, jonka tiedetään estävän tuumorisuppressorigeenin E-cadherinia . Ihmisen paksusuolen syöpäsoluja, jäsenet, jotka kuuluvat microRNA34 perhe on osoittautunut uusia transkriptio kohteita tuumorisuppressorigeeni p53 .

Eksosomeissa on kyky sisältää komponentteja, jotka jäljittelevät alkion mikroympäristön rakennetta . ESC: hen liittyvät uudelleenohjelmointitekijät koteloituvat ihmisen ESC: stä johdettuihin eksosomeihin, ja niitä voidaan toimittaa syöpäsoluihin indusoimaan siirtymistä maligniteetista benigniteettiin. Vuonna 2017 Zhou et al. on osoitettu, että ESC: stä johdetut ihmisen eksosomit voivat estää syövän proliferaatiota in vitro ja lievittää tuumorigeenisuutta in vivo. Kun Colo-320-ja MCF-7-syöpäsolulinjoja viljeltiin ESC: n ehdollistetussa väliaineessa, niissä ilmeni pluripotenssiin liittyvien merkkiaineiden, kuten Oct-4: n, NANOG: n ja SOX2: n, uudelleenilmaantumista ja tuumorigeenisuuden vähenemistä in vitro, mikä osoittaa onnistuneen uudelleenohjelmoinnin maligniteetista suotuisuuteen. Noin 90% rintasyöpäsoluista menetti vimentin-ilmaisun altistuttuaan ESC: n ehdollistetulle väliaineelle, kun taas paksusuolen syöpäsolujen uudelleenohjelmointitehokkuutta ei määritetty. Tulokset viittasivat siihen, että eksosomit voisivat tukahduttaa onkogeneesiä edistämällä kriittisten pluripotenssiin liittyvien merkkiaineiden ilmentymistasoja. Tämän jälkeen syöpäsolut voitaisiin palauttaa pluripotenteiksi ja palauttaa hyvänlaatuiset erilaistumisreitit. Syövästä johdetuissa ES-tyyppisissä soluissa ei kuitenkaan ollut kasvainmuodostusta in vivo, ja 60%: n kasvaimen koon pieneneminen havaittiin syöpäsoluilla, joita hoidettiin Ess: stä johdetuilla eksosomeilla. Eksosomeja sisältävä ehdollinen väliaine esti syövän lisääntymistä pidentämällä aikaa G1-vaiheessa, kun taas lyhentämällä aikaa S-ja G2/M-vaiheissa. Zhou ym. havaittiin myös, että sykliini D1: n ekspressiotaso pieneni retinoblastooma-hypofosforylaation ylläpitämiseksi ehdollistuneen väliaineen käsittelyn jälkeen, mikä johti G1/s-faasitransition estymiseen . Lisäksi fosforylaatio seriinijäämässä 10 Histoni H3: ssa, yhtenä G2-vaiheen keskeisistä epigeneettisistä muutoksista, väheni merkittävästi . Aiempien löydösten mukaisesti ihmisalkion mikroympäristöstä peräisin olevat eri aineet voivat estää syövän etenemistä ja lievittää tuumorigeenisuutta in vivo .