transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek átprogramozása: úttörő

mivel a rák kiújulásának, áttétének és rezisztenciájának kezelése továbbra is kihívást jelent a klinikákon, a rákgénterápia megvalósítása továbbra is virágzó és igényes lehetőség, amely leküzdheti az ilyen nehézségeket . Jól ismert, hogy a jóindulatú sejtek rosszindulatú átmenet után rákos sejtekké válhatnak, de hogy a rákos sejtek genetikailag és epigenetikusan visszafordulhatnak-e jóindulatú fenotípussá, továbbra sem tisztázott . A transzkripciós faktor által közvetített újraprogramozás a közelmúltban in vitro megközelítésként jelent meg, amely lehetővé teszi a rákos sejtek számára a jóindulatú funkciók visszanyerését.

mint korábban tárgyaltuk, az iPSC technológiát, mint kifinomult újraprogramozási megközelítést, nemcsak arra használták fel, hogy szomatikus átmenetet indukáljanak a terminálisan differenciált szomatikus sejtekről a pluripotenciára, hanem CSCs-k előállítására is használták onkogén jellemzés . Ezenkívül az iPSC technológiát gyakran alkalmazták a rákos sejtekből a jóindulatú fenotípusú pluripotens sejtekbe történő újraprogramozás kiváltására is. 2009-ben Utikal et al. humán melanocyták és egér melanoma sejtvonal újraprogramozása jóindulatú fenotípusú IPSC-kbe Yamanaka faktorok bevezetésével, 0,05% – tól 0,1% – ig terjedő hatékonysággal. R545 a melanoma sejtvonalból származó iPSC-k endogén oct4, Klf4 és c-Myc expressziót mutattak, az Oct-4 és a NANOG promoterek demetilációját, valamint az in vivo tumorigenitás elvesztését. A Yamanaka faktorok doxiciklin-indukálható lentivirális expressziójának abbahagyása után a doxiciklin kivonásával, az újraprogramozott melanoma sejtekből származó egér kimérák jóindulatúak maradtak, és 5 hónapos korban nem képeztek látható tumort, jelezve, hogy az újraprogramozott sejtek normális differenciálódási folyamaton mentek keresztül, hogy jóindulatú sejteket termeljenek in vivo.

2010-ben Miyoshi et al. megállapították, hogy a pluripotenciához kapcsolódó gének, például a NANOG, a stádiumspecifikus embrionális antigén-4 (SSEA-4), A TRA-1-60 és a TRA-1–81 expressziója megemelkedett, miután a Yamanaka faktorokat bevezették a hasnyálmirigy, a máj és a vastagbélrák sejtjeibe. A DNS és hiszton metiláció újraprogramozása specifikus promoter régiókban a pluripotenciához kapcsolódó gének újraprogramozása érdekében, hogy az újraprogramozott rákos sejtek képesek legyenek az ektodermához, a mezodermához és az endodermához hasonló mintákat kialakítani. Ezenkívül a pluripotens rákos sejtek nagyobb érzékenységgel rendelkeztek az 5-fluorouracil (5-Fu) kemoterápiás szerrel szemben, ami potenciális klinikai jelentőséghez vezetett a megszerzett kemo-/rádiórezisztencia visszavonása a rákos sejtek újraprogramozásával. Ezenkívül az újraprogramozott rákos sejtek képesek voltak differenciálódni különböző vonalakra, beleértve az epithelialis, mesenchymalis és neuronális sejteket (együttesen poszt pluripotens rákos sejteknek nevezik). A poszt-pluripotens daganatsejtek in vitro kevésbé voltak rosszindulatúak a szülői daganatsejtekhez képest, és a nod/SCID egerekben végzett tumorképződési vizsgálat alapján nem voltak tumorképző potenciálok. A rákos sejtekről a pluripotens rákos sejtekre történő átprogramozás hatékonysága azonban továbbra is alacsony, ami arra utal, hogy a tumorsejteknek csak egy kis részét lehet sikeresen átprogramozni pluripotens rákos sejtekké. A későbbi vizsgálatok azt is kimutatták, hogy más kombinatorikus transzkripciós faktorok, mint például a Lin-28 homolog (LIN28), Oct-4, SOX2 és NANOG, szintén képesek voltak újraprogramozni a tüdő adenokarcinómát és a gastrointestinalis rákot IPSC-kké, enyhített tumorigenitással és metasztatikus potenciállal . A transzkripciós faktor által közvetített újraprogramozás tovább irányítható, különféle differenciálódással összefüggő tényezők, különféle Vonalú funkcionális sejtek kialakítására . Bár az ilyen újraprogramozási megközelítés megvalósítható és etikailag elfogadható a rákos sejtek poszt-epigenetikus állapotának jóindulatú pluripotens állapotba történő újbóli aktiválásához, a transzkripciós faktorok által közvetített ráksejtek újraprogramozásának hatékonysága és biztonsága továbbra is kihívást jelentő feladat, amelyet meg kell oldani, mielőtt ígéretes rákterápiává válna .

Kombinatorikus pluripotenciával összefüggő transzkripciós faktorok bizonyított képességeket mutattak a rákos sejtek uipsc-kbe történő újraprogramozására, amelyek képesek tovább differenciálódni normál sejtekké. Ezenkívül a nyomozók nemrégiben azt találták, hogy a származásspecifikus tényezők a pluripotens szakasz megkerülésével közvetlenül újraprogramozhatják a rákos sejteket funkcionális szomatikus sejtekké, ami csökkentheti az indukált pluripotens rákos sejtek rosszindulatú transzformációjának kockázatát .

töréspont klaszter régió (BCR)-Abelson egér leukémia vírusos onkogén homológ 1 (ABL1)+ prekurzor B-sejt akut limfoblasztos leukémia (B-ALL) A B-sejt differenciálódásának blokádja jellemzi. Ezért a BCR-ABL1+ B-ALL átprogramozását a nem leukémiás sejtekbe kiváló stratégiának tekintették a differenciálódási blokád leküzdésére . Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a CCAAT/enhancer-kötő fehérje alfa (C/EBPa), a transzkripciós faktor, amely az ALL fejlődéséhez kapcsolódik, sejtes átmenetet indukálhat az egér B Vonalú sejtjeiből a makrofágokba, körülbelül 100% – os hatékonysággal . Ez a korábbi munka arra a megfontolásra vezetett, hogy a C/EBPa felhasználható-e a rák B-sejtes vonalakkal történő újraprogramozására is funkcionális makrofágok. 2013-ban Rapino et al. sikeresen átprogramozott humán limfóma és leukémia B – sejt vonalak makrofág-szerű sejtek bevezetésével C / EBPa. Több mint 20 humán limfóma és leukémia B-sejtvonal elemzése szerint a sejtek 80%-a részben vagy teljesen átprogramozható makrofágszerű sejtekké. Az újraprogramozott limfoblasztos leukémia B-sejtek in vitro kevesebb tumorigenitást mutattak, a makrofágokhoz társuló markerek felfelé, a B-sejthez társuló markerek lefelé szabályozásával. Egérmodelleken végzett kísérletek azt is megerősítették, hogy a C/EBPa-fertőzött limfoid leukémia sejtek immunhiányos egerekbe történő beadása után nem alakult ki daganat. Bár az elemzett limfóma és leukémia sejtvonalak többsége legalább részben vagy átmenetileg átprogramozódott, csak két sejtvonal, amelyek magasabb endogén expresszióval rendelkeznek a C/EBPa-ban, hatékonyan fenntartotta a sejtátmenetet makrofágszerű sejtekké, jelezve a rákos sejtek újraprogramozásának sikerességi arányát nagymértékben függ a C/EBPa endogén expressziójától .

korábbi tanulmányok egyetlen nukleáris transzkripciós faktor bevezetésére összpontosítottak nemcsak a B-sejthez kapcsolódó rosszindulatú daganatok, hanem a hepatocelluláris karcinóma (HCC) tumorigenitásának enyhítésére is . A rákos sejtek normál funkciójú sejtekké történő sikeres átprogramozásához különféle nukleáris transzkripciós faktorok együttműködésére van szükség . Az, hogy létezik-e olyan transzkripciós faktorok specifikus képlete, amelyek hatékonyan indukálhatják a rák átmenetét a rosszindulatú daganatból a jóindulatúvá, nagy hatékonysággal és biztonsággal, továbbra is megfoghatatlan. Az egysejtű RNS szekvenálás legújabb fejleményei lehetővé tették a kutatók számára, hogy átfogóbb profilalkotást kapjanak a különböző rákos sejtekben, és egyre több transzkripciós faktor jelöltet azonosítottak és jellemeztek a ráksejtek újraprogramozásának hatékonyságának javítása érdekében .

2014-ben Huang et al. megállapította, hogy a transzkripciós faktorok, köztük a hepatocyta nukleáris faktor 1 alfa (HNF1A), a hepatocyta nukleáris faktor 3 alfa (HNF3A) és a forkhead box protein A3 (FOXA3) kombinációja jelentős szerepet játszott az emberi fibroblasztok hepatocita-szerű sejtekbe történő átprogramozásában. Aztán 2019-ben Cheng et al. kimutatták, hogy a HNF1A, a HNF4A és a FOXA3 kombinációja a HCC közvetlen átprogramozását is kiválthatja normál funkciójú hepatocita-szerű sejtekbe, beleértve az albumin szekréciót, a glikogénszintézist, az alacsony sűrűségű lipoprotein felvételt, valamint az anyagcsere szabályozását és méregtelenítését. Ebben a vizsgálatban adenovírust alkalmaztak a HNF1A, HNF4A és FOXA3 szinergikus bejuttatására a HCCLM3 és a Huh7 sejtvonalakba. Intrinsic hepatotropizmusa alapján az iPSC újraprogramozásához képest az adenovírus által közvetített fertőzés körülbelül 100% HCC sejteket indukált a kiválasztott transzkripciós faktorok expresszálására, ami jelentősen javította a fertőzés és az újraprogramozás hatékonyságát. A kombinatorikus transzkripciós faktorok a hepatocyta-asszociált gének expresszióját és morfológiai változásokat indukáltak mind a HCCLM3, mind a Huh7 sejtvonalakban, jelezve a HNF1A, a HNF4A és a FOXA3 egyidejű hatását a HCC újraprogramozásában. Az újraprogramozott hepatocyták fokozatosan növelték a hepatocyta funkciókat, és in vitro elvesztették a tumoros jellemzőket. Például a HCCLM3 sejtvonalakból származó újraprogramozott hepatocyták szignifikánsan növelték az albumin (ALB) expresszióját és csökkentették az alfa-fetoprotein (AFP) expresszióját. A kolóniaképző vizsgálat, a vándorlási vizsgálat és a szferoidképződési vizsgálat eredményei azt is jelezték, hogy csökkent a proliferációs és migrációs képesség, valamint a májcsc-k száma. A cDNS microarray eredményei megerősítették, hogy az újraprogramozott hepatocita-szerű sejtek genetikailag hasonlóak voltak az elsődleges humán hepatocitákhoz. Az egérmodellek azt is kimutatták, hogy az újraprogramozott hepatocita-szerű sejtek in vivo jelentősen elvesztették tumorigenitásukat, és képesek voltak rekonstruálni a máj szerkezetét a regeneráció során. Továbbá az epiteliális sejt adhéziós molekula (EpCAM)+ szubpopuláció az újraprogramozott hepatocita-szerű sejtekben jelentősen csökkent, ami arra utal, hogy a hnf1a, HNF4A és FOXA3 révén történő újraprogramozás hatékonyan kiküszöbölheti a CSCs-ket a rák kiújulásának, visszaesésének és rezisztenciájának megelőzése érdekében a HCC-ben.

a transzkripciós faktor által közvetített újraprogramozás genetikai és epigenetikai módosításokon alapul specifikus génszállítás révén . Mivel Yamanaka et al. sikeresen kihasználva a transzkripciós faktorokat az egér és az emberi fibroblasztok IPSC-kbe történő újraprogramozására, az újraprogramozási technikát tovább alkalmazták a potenciális rákkezelések kifejlesztésében . Ennek ellenére vita maradt a transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozásával kapcsolatban . Számos tanulmány kimutatta, hogy a rákos sejtekből a pluripotens sejtekbe történő átprogramozás nem mindig vezet pozitív hatásokhoz. Például az onkogének, például a C-Myc, a KLF4 és a SOX2 jelenléte miatt a pluripotens rákos sejtek biztonsági aggályokkal rendelkeznek az onkogenezisben az aberráns differenciálódás miatt . Ezenkívül a transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozásának további korlátai vannak a költségek, a bevezetés hatékonysága és az in vivo szállítás szempontjából, amelyek akadályozták annak lehetőségét a klinikai transzlációban . A rák kialakulása és progressziója elsősorban genetikai mutációkkal és bonyolult epigenetikai váltakozásokkal függ össze, beleértve a mikroRNS szabályozást, a DNS metilációt, a hiszton módosításokat és a kromoszóma átalakulást . A transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozása nagymértékben részt vesz ezekben a komplex molekuláris hálózatokban, és a mögöttes mechanizmus nagyrészt feltáratlan marad.

kis molekula által közvetített rákos sejtek újraprogramozása: játékváltó

a transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozása úttörő eredményeket hozott a rákos sorsok újraprogramozásának megvalósíthatóságának bizonyítására . Bár a transzkripció által közvetített rákos sejtek újraprogramozása széles körben elismert, mint potenciálisan ígéretes stratégia a rosszindulatú daganatok ellen, a transzgenikus módosítások által okozott biztonságossági és hatékonysági aggályok továbbra is nem elhanyagolható blokád . A genetikai rendellenességek, például az onkogének aktiválása vagy az exogén DNS-szekvenciák beillesztése által okozott tumorszuppresszor gének elnémítása veszélyeztetheti a rákos sejtek újraprogramozó terápiájának jövőbeli klinikai transzlációját. Volt egy alternatív megközelítés a vírusfertőzés helyettesítésére átmeneti génszállítás speciálisan tervezett mikrorészecskék alkalmazásával, de a transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozása továbbra is kockázatos és technikailag kihívást jelent . Ezért sürgősen szükség van alternatív stratégiák kidolgozására a rákos sejtek hatékony újraprogramozásának kiváltására. A közelmúltban a kis molekulák által közvetített rákos sejtek újraprogramozása bebizonyította, hogy képes végérvényesen differenciált sejtek pluripotens állapotba történő újraprogramozására . Ennél is fontosabb, hogy számos olyan tanulmány is létezik, amelyek arra késztetik a kis molekulákat, hogy ráksejteket indukáljanak a rosszindulatú daganattól a jóindulatig történő újraprogramozás megkerülheti a transzkripciós faktor által közvetített rákos sejtek újraprogramozásának néhány korlátozását .

a kis molekula által közvetített újraprogramozásnak számos előnye van, beleértve a viszonylag alacsony költségeket, az egyszerű technikát, a könnyen hangolható sokoldalúságot, a permeabilitást és a reverzibilitást . A kis molekulák kiváló jelöltként szolgálhatnak a sejtfolyamatok hatékony szabályozására a jelátviteli utak, például a Wnt, a Hedgehog és a Hippo útvonalak közvetlen célzásával . Kényelmes kis molekulákat gyártani és áteresztőképességüket méretezni, hogy különböző vonalakkal történő újraprogramozást indukáljanak . Ezen túlmenően az ilyen molekulák molekuláris próbákként felhasználhatók a molekuláris jelátvitel mögöttes változásainak vizsgálatára a rákos sejtek újraprogramozása során, ami az újraprogramozás hatékonyságának javulásához és a célon kívüli hatás csökkentéséhez vezethet . A kis molekulák által közvetített ráksejtek újraprogramozásának sikeréhez olyan kis biokémiai molekulákat kell azonosítani és kifejleszteni, amelyek segíthetik a rákos sejteket az epigenetikai korlátok és blokádok leküzdésében a különböző sejtes jelátviteli útvonalakon . Mivel a kis molekulák által közvetített rákos sejtek önálló újraprogramozása a rosszindulatú daganatok jóindulatúvá alakításához továbbra is kihívást jelent, korlátozott számú tanulmány van a kiterjesztő határon .

A C/EBPa bevezetésével, Rapino et al. sikeresen átprogramozta a humán limfóma és leukémia B-sejtvonalakat makrofágszerű sejtekké. A megállapítás elméleti betekintést eredményez arról, hogy a kis molekulák hatással lehetnek-e a limfoblasztos leukémia újraprogramozására is. 2015-ben McClellan et al. megállapította, hogy a myeloid differenciálódást indukáló citokinek, köztük az FMS-szerű tirozin-kináz ligandum (FLT3L), az interleukin 7 (IL-7), az interleukin 3 (IL-3), a granulocyta-makrofág kolónia-stimuláló faktor (GM-CSF), a makrofág kolónia-stimuláló faktor (MCSF) és a mieloid transzkripciós faktorok, például a C/EBPa és a PU.Az 1 hatékonyan újraprogramozhatja az elsődleges humán BCR-ABL1+ B-összes sejtet makrofágszerű sejtekké. 2 hetes myeloid differenciálódást indukáló citokinek expozíciót követően a CD19+/CD34+ leukémiás blasztok 53% – ánál szignifikánsan fokozták a CD14 expresszióját és csökkentették a CD19 expresszióját. A CD14 + / CD19 szubpopulációt Úgy válogattuk és tisztítottuk, hogy> 98% makrofágszerű sejtet kapjunk stabil CD14 expresszióval. Az újraprogramozott sejtek makrofágszerű morfológiával, felszíni immunfenotípusokkal, génexpressziós profillal, oxidatív burst képződéssel és fagocitikus képességgel rendelkeztek. Ezenkívül az újraprogramozott sejtek jelentősen enyhíthetik a leukemogenitást, ami az állati modellekben a rosszindulatú xenograftok kialakulásának képességének elvesztésével nyilvánul meg. Az eredmények megvalósítható stratégiához vezethetnek, amely kihasználja a rákos sejtek újraprogramozását a BCR-ABL1+ B-ALL kezelésére in vivo. Ennek ellenére a leukémiás újraprogramozásból származó eredmények azt sugallják, hogy az in vivo újraprogramozás előzetes szakaszban volt, mivel a citokin indukció által okozott genetikai rendellenességek továbbra is feltáratlanok. Ezenkívül a 12 klinikai eset közül 5 mutatott rezisztenciát a CD14 + újraprogramozással szemben. Ezért nem világos, hogyan lehet prospektív módon kiválasztani azokat a betegeket, akiknek előnyös lenne a leukémiás újraprogramozás. További kutatásokkal jár ezeknek a korlátozásoknak a leküzdése, mielőtt hatékony terápiás stratégiává válhat a B-sejthez kapcsolódó rosszindulatú daganatok ellen.

2019-ben Ishay-Ronen et al. sikeresen átalakította az invazív emlőrákos sejteket funkcionális adipocitákká, hogy megakadályozzák a metasztázist az epithelialis–mesenchymalis átmenet (EMT) kis molekulájú indukciója és az újradifferenciálás révén. Az EMT egy jól elismert átprogramozási folyamat, amely fokozhatja a sejtek plaszticitását . Amint azt korábban bemutattuk, a pluripotens rákos sejtek előállítására szolgáló újraprogramozási folyamat általában azzal a potenciállal jár, hogy transzkripciós faktor vagy kis molekulájú indukció révén tovább differenciálódhat a normál sejtfunkciójú különféle vonalakba . Így, Ishay-Ronen et al. EMT-t indukált Py2T emlőrákos sejtek transzformáló béta növekedési faktorral (TGF-6) in vitro történő kezelésével, és az újraprogramozott Py2T sejteket funkcionális adipocitákká differenciálta inzulin, dexametazon, roziglitazon és csont morfogenetikus fehérje 2 (BMP2) alkalmazásával. Az eredmények azt mutatták, hogy az újraprogramozott Py2T sejteket kis molekulák koktéljával adipogenezisre lehet indukálni. A legalább 20 napos TGF-és adipogenezist indukáló faktorokkal végzett kezelés után az újraprogramozott, mezenchimális jellemzőkkel rendelkező Py2T sejtek szignifikánsan magasabb C/EBPa és CCAAT/enhancer-binding protein beta (C/EBP)-t fejeztek ki, amelyek az adipogenezis szabályozói voltak, mint az epitheliális jellemzőkkel rendelkező társaik. Az újraprogramozott emlőrákos sejtek sokoldalú pluripotenciáját más mesenchymális differenciálódás is megerősítette, beleértve az osteogenezist és a chondrogenesist, az osteo és a chondro-specifikus markerek, például az SP7 transzkripciós faktor (Osterix), a II típusú kollagén és a nemet meghatározó y-box 9 régió (SOX9) kimutatásával. Ezen kívül MTflECad (epithelialis) és Mt Adapcad (mesenchymalis) egérmodelleket használtak az EMT-vel kapcsolatos újraprogramozási és újradifferenciálási folyamatok hatékonyságának és specifikusságának tesztelésére. In vitro a TGF – ~ indukálta újraprogramozás és in vivo a CRE rekombináz által mediált újraprogramozás egyaránt azt mutatta, hogy az emlőrákos sejtek körülbelül 60% – a expresszálta a C/EBPa+ – t. Az eredmények igazolták, hogy a TGF-6 létfontosságú szerepet játszott a rákos sejtek EMT-vel kapcsolatos újraprogramozási folyamatának és mezenchimális jellemzőinek szabályozásában mind in vitro, mind in vivo. Továbbá, egérmodellben a trametinibbel és roziglitazonnal végzett kombinatorikus kezelés az újraprogramozott emlőráksejtek hatékony adipogeneziséhez vezetett in vivo. Mivel a trametinibet és a roziglitazont az Egyesült Államokban alkalmazzák. A Food and Drug Administration (FDA) által jóváhagyott gyógyszerek az EMT és az adipogenezis kiváltására, a rákos sejtek újraprogramozásának mediátoraként történő felhasználása klinikailag megvalósíthatóbb, mint más mediátorokat használó megközelítések . Ennek a tanulmánynak a jelentős előnyei nemcsak a kis molekulák azonosítása az emlőrákos sejtek újraprogramozásának és újradifferenciálásának szabályozásában, hanem egy olyan replikálható modell létrehozásában is, amely felhasználható a rákos sejtek újraprogramozásának értékelésében sok más ráktípusban, különböző vonalakkal. Az invazív mesenchymalis daganatsejtek kis molekulájú mediált daganatsejt-átprogramozással történő eliminációja kezelheti a szerzett kemo- / rádió-rezisztenciát és a rákmetasztázist, de a trametinib plusz roziglitazon kezelés specificitását és a mellékhatások megelőzését a későbbi vizsgálatok során tovább kell vizsgálni .

mint megjegyeztük, a rákos sejtek újraprogramozása során úgy tűnik, hogy a sejtes apoptózist a kis molekulák nem befolyásolják, csakúgy, mint a sejtproliferációt. Például a G0/G1 fázis ideje meghosszabbodik, és a sejtciklust elősegítő gének elnyomódnak, ami azt jelzi, hogy a jóindulat fokozódása megtörtént . A kis molekulák által közvetített ráksejtek újraprogramozása nem vírusos és nem integrált megközelítést biztosít a rákos sejtekből a jóindulatú sejtekbe való átmenet indukálásához. A lehetséges stratégiák egyikeként az ilyen újraprogramozási megközelítés nagy ígéretet tesz a különböző rosszindulatú daganatok kialakulásának és visszaesésének hatékony visszaszorítására.

eddig a rákos sejtek újraprogramozásának előrehaladása számos kihívással néz szembe. Először is, a rák egyes típusai (például a nasopharyngealis carcinoma) a differenciálatlan rákos sejtek nagy részpopulációjából állnak, ami megnehezíti az ilyen rákos sejtek jóindulatú sejtekké történő újraprogramozását az in situ tumor heterogenitása miatt . A közvetlen átprogramozás potenciálisan megvalósítható megközelítés lehet, amely alkalmazható az ilyen típusú rákokra, de eddig nem voltak ígéretes bizonyítékok . Másodszor, sok apró molekula kiváló jelöltként szolgálhat a rákos sejtek in vitro újraprogramozásában, de ezek közül csak néhányat hagyott jóvá hivatalosan az Egyesült Államok. FDA, mivel minden kis molekuláris gyógyszert szigorúan felül kell vizsgálni az előnyök és a potenciális kockázatok alapján a tervezett betegek számára . A jövőbeni vizsgálatoknak a farmakológiai ágensek által közvetített rákos sejtek újraprogramozására kell összpontosítaniuk a biztonságossági és hatékonysági aggályok minimalizálása érdekében. Sőt, a kis biokémiai molekulák funkciói nem eléggé specifikusak, ami arra utal, hogy az újraprogramozás során néha előfordulhatnak potenciális célon kívüli hatások . Ezenkívül a daganatsejtek in vivo újraprogramozását és differenciálódását indukáló kis molekulák adagolását gondosan meg kell vizsgálni a potenciálisan káros mellékhatások elkerülése érdekében. Ezért sürgősen pontosan meg kell határozni a rákos sejtek újraprogramozásának molekuláris mechanizmusait a mellékhatások enyhítése érdekében. Szükségesnek tartja egy hatékony szállítási módszer alkalmazását a kapcsolódó kis molekulák újraprogramozásához, mivel sok kezelési kudarc nem maguk a gyógyszerek hatástalanságából, hanem a gyógyszerszállítás hatástalanságából származott .

mikroRNS és exoszóma által közvetített rákos sejtek újraprogramozása: új alternatívák

beszámoltak arról, hogy a mikroRNS-ek , köztük a miRNA302s , a miRNA200c , a miRNA369 , a miRNA34a és a miRNA30b , kulcsfontosságúak a pluripotenciához kapcsolódó gének expressziójának fokozásában. A mikroRNS-t hasznos biomarkereknek és molekuláris próbáknak tekintik bizonyos sejttípusok megcélzásához és a sejtek újraprogramozásának manipulálásához. Azonban, hogy pontosan és hatékonyan szabályozza a sejtátmenetet a rosszindulatú daganatok kezelésére a mikroRNS kihasználásával, továbbra is kihívást jelent.

Lin et al. először azt mutatták, hogy az emberi bőrrák sejteket át lehet programozni IPSC-kbe mikroRNS-302s segítségével, amelyek bőségesen expresszálódnak az emberi Esc-kben, de a differenciálás után gyorsan eltűntek. Beszámoltak arról, hogy a mikroRNS-302S transzfekcióval rendelkező pluripotens rákos sejtek csökkent tumorigenitást, genomi demetilációt és emelkedett ssea-3/4, SOX2, NANOG és Oct-3/4 expressziót mutatnak. Mivel a mikroRNS-302S mérete csak körülbelül 1 kb volt, a transzfekciós hatékonyság elérte a > 99% – ot az áramlási citometriás elemzések alapján, ami arra utal, hogy egy exogén faktor mérete fontos szerepet játszott a transzfekciós hatékonyságban . A rákos sejteknek azonban csak 2-5%-át programozták át sikeresen pluripotens ES-szerű sejtekké. A génexpressziós elemzés kimutatta, hogy a pluripotens ES-szerű sejtek több mint 86% – os hasonlóságot mutattak az emberi ES-sejtvonalakkal H1 és H9. A lineage-specifikus differenciálódást indukáló közegben a rákból származó ES-szerű sejtek tovább differenciálódtak jóindulatú sejtekké, beleértve a neuronokat, a kondrocitákat és a fibroblasztokat. A microrns-200 családról is kimutatták, hogy fokozza az EMT-t a célzás révén cink ujj E-box-kötő homeobox 1 (ZEB1) tengely, amelyről ismert, hogy gátolja a tumorszuppresszor gén E-cadherin . Az emberi vastagbélrákos sejtekben a mikrornsa34 családba tartozó tagok bizonyítottan új transzkripciós célpontok a tumor szuppresszor gén p53 .

az exoszómák képesek olyan összetevőket tárolni, amelyek utánozzák az embrionális mikrokörnyezet felépítését . Az ESC-vel kapcsolatos újraprogramozási faktorok az emberi ESC-ből származó exoszómákba vannak beágyazva, és a rákos sejtekbe juttathatók, hogy indukálják a rosszindulatú daganatból a jóindulatúvá való átmenetet. 2017-ben Zhou et al. kimutatták, hogy az emberi ESC-ből származó exoszómák in vitro gátolhatják a rák proliferációját és enyhíthetik a tumorigenitást in vivo. Amikor Colo-320 és MCF-7 rákos sejtvonalakat tenyésztettek ESC kondicionált közegben, a pluripotenciához kapcsolódó markerek, köztük az Oct-4, A NANOG és a SOX2 újbóli expresszióját mutatták, és in vitro csökkentették a tumorigenicitást, jelezve a rosszindulatú daganatból jóindulatúvá történő sikeres átprogramozást. Az emlőrákos sejtek körülbelül 90% – a elvesztette a Vimentin expresszióját az ESC-vel kondicionált közegnek való kitettség után, míg a colorectalis rákos sejtek újraprogramozási hatékonyságát nem határozták meg. Az eredmények azt sugallták, hogy az exoszómák elnyomhatják az onkogenezist a kritikus pluripotenciával összefüggő markerek expressziós szintjének elősegítésével. Ezt követően a rákos sejtek pluripotens állapotba kerülhetnek, és helyreállíthatják a jóindulatú differenciálódási útvonalakat. A rákból származó ES-szerű sejtek azonban in vivo nem voltak mentesek a tumorképződéstől, és 60%-os tumorméret-csökkenést figyeltek meg az ESCs-eredetű exoszómákkal kezelt rákos sejteknél. Az exoszómákat tartalmazó feltételes táptalaj gátolta a rák proliferációját azáltal, hogy meghosszabbította az időt a G1 fázisban, míg csökkentette az időt az S és a G2/M fázisokban. Zhou et al. azt is megállapították, hogy a ciklin D1 expressziós szintje csökkent a retinoblastoma hipofoszforiláció fenntartása érdekében kondicionált közeg kezelése után, ami a G1/S fázisátmenet gátlásához vezet . Ezenkívül a 10 szerinmaradék foszforilezése a hisztonban H3, mint az egyik létfontosságú epigenetikai módosítás a G2 fázis során jelentősen csökkent . A korábbi megállapításokkal összhangban az emberi embrionális mikrokörnyezetből származó különböző anyagok képesek gátolni a rák progresszióját és enyhíteni a tumorigenitást in vivo .