przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego: pionier

ponieważ leczenie przeciw nawrotom raka, przerzutom i oporności pozostaje wyzwaniem w klinikach, wdrożenie terapii genowej raka pozostało kwitnącą i wymagającą opcją, która może przezwyciężyć takie trudności . Powszechnie wiadomo, że komórki łagodne mogą stać się komórkami nowotworowymi po przejściu złośliwym, ale nie jest jasne, czy komórki nowotworowe mogą być genetycznie i epigenetycznie odwrócone z powrotem do łagodnego fenotypu . Reprogramowanie pośredniczone przez czynnik transkrypcyjny niedawno pojawiło się jako podejście in vitro, aby umożliwić komórkom nowotworowym odzyskiwanie łagodnych funkcji.

jak wcześniej omówiono, technologia iPSC, jako wyrafinowane przeprogramowanie podejście, nie został wykorzystany tylko do wywołania somatycznego przejścia od terminalnie zróżnicowanych komórek somatycznych do pluripotencji, ale również był używany do generowania CSCs dla onkogennej charakterystyki . W dodatku, iPSC technologia także często używać nakłaniać przeprogramowywać od nowotworowych komórki pluripotent komórki z łagodnym fenotypem. W 2009 roku Utikal et al. przeprogramowano ludzkie melanocyty i linię komórkową czerniaka myszy do iPSCs o łagodnym fenotypie poprzez wprowadzenie czynników Yamanaka o wydajności od 0,05% do 0,1%. Ipscs pochodzące z linii komórek czerniaka R545 wykazywały endogenną ekspresję Oct4, Klf4 i C-Myc, demetylację promotorów Oct – 4 i NANOG oraz utratę guzów in vivo. Po przerwaniu indukowanej doksycykliną lentiwirusowej ekspresji czynników Yamanaka przez wycofanie doksycykliny, Chimery myszy pochodzące z przeprogramowanych komórek czerniaka utrzymywały łagodność i nie tworzyły widocznego guza w wieku 5 miesięcy, co wskazuje, że przeprogramowane komórki przeszły normalny proces różnicowania w celu wytworzenia komórek łagodnych in vivo.

In 2010, Miyoshi et al. stwierdzono, że ekspresja genów związanych z pluripotencją, takich jak NANOG, antygen zarodkowy-4 (SSEA-4), tra-1-60 i tra-1–81 była podwyższona po wprowadzeniu czynników Yamanaka do komórek raka trzustki, wątroby i jelita grubego. Przeprogramowanie odwróconego DNA i metylacji histonów w określonych regionach promotora w celu ponownej ekspresji genów związanych z pluripotencją, tak aby przeprogramowane komórki nowotworowe mogły rozwijać wzorce podobne do ektodermy, mezodermy i endodermy. Poza tym pluripotencjalne komórki nowotworowe posiadały większą wrażliwość na środek chemioterapeutyczny 5-fluorouracyl (5-Fu), co prowadziło do potencjalnego znaczenia klinicznego dla cofnięcia nabytej chemo – / radiooporności poprzez przeprogramowanie komórek nowotworowych. Ponadto przeprogramowane komórki nowotworowe były w stanie różnicować się w różne linie, w tym komórki nabłonkowe, mezenchymalne i neuronalne (łącznie określane jako post pluripotencjalne komórki nowotworowe). Postpluripotencjalne komórki nowotworowe były mniej złośliwe w porównaniu z rodzicielskimi komórkami nowotworowymi in vitro i były wolne od potencjału nowotworowego na podstawie testu tworzenia guza u myszy NOD/SCID. Jednakże, przeprogramowanie wydajność od komórki nowotworowe pluripotent komórki nowotworowe pozostaje niski, sugeruje że tam tylko mniejszość komórki nowotworowe mogą pomyślnie przeprogramowywać pluripotent komórki nowotworowe. Późniejsze badania wykazały również, że inne kombinatoryczne czynniki transkrypcyjne, takie jak homolog Lin-28 (LIN28), Oct-4, SOX2 i NANOG, były również w stanie przeprogramować gruczolakoraka płuc i raka przewodu pokarmowego do iPSCs ze zmniejszoną tumorigenicity i potencjałem przerzutowym . Reprogramowanie pośredniczone przez czynnik transkrypcyjny może być dalej kierowane, przez różne czynniki związane z różnicowaniem, w celu utworzenia funkcjonalnych komórek różnych linii . Chociaż takie przeprogramowanie podejście jest wykonalne i etycznie akceptowalne, aby ponownie aktywować post-epigenetyczny stan komórek nowotworowych z powrotem do łagodnego stanu pluripotencjalnego, wydajność i bezpieczeństwo przeprogramowania komórek nowotworowych za pośrednictwem czynników transkrypcyjnych pozostaje trudnym zadaniem do rozwiązania, zanim stanie się obiecującą terapią raka .

kombinatoryczne czynniki transkrypcyjne związane z pluripotencją wykazały udowodnione zdolności do przeprogramowania komórek nowotworowych do uipsc z potencjałem dalszego różnicowania się w normalne komórki. Ponadto badacze niedawno odkryli, że czynniki specyficzne dla linii mogą bezpośrednio przeprogramować komórki nowotworowe do funkcjonalnych komórek somatycznych, omijając Stadium pluripotencjalne, co może zmniejszyć ryzyko złośliwej transformacji indukowanych pluripotencjalnych komórek nowotworowych .

Breakpoint cluster region (BCR)-Abelson mysi białaczka wirus onkogen homolog 1 (ABL1)+ prekursor B-cell ostra białaczka limfoblastyczna (B-ALL) charakteryzuje się blokadą różnicowania się komórek B. Dlatego przeprogramowanie BCR-ABL1+ B-ALL do komórek nie-białaczkowych zostało uznane za doskonałą strategię przezwyciężenia blokady różnicowania. Poprzednie badanie wykazało, że białko Alfa wiążące CCAAT/enhancer (C/EBPa), czynnik transkrypcyjny związany z rozwojem ALL, może indukować Przejście komórkowe z mysich komórek linii B do makrofagów z około 100% wydajnością . Ta wcześniejsza praca doprowadziła do rozważenia, czy C / EBPa może być również użyty do przeprogramowania raka z linii komórek B do funkcjonalnych makrofagów. W 2013 r. Rapino et al. pomyślnie przeprogramowane ludzkie chłoniaka i białaczki B linii komórkowych do makrofagów-jak komórki przez wprowadzenie C / EBPa. Zgodnie z analizą ponad 20 ludzkich linii komórek chłoniaka i białaczki B, 80% komórek można częściowo lub całkowicie przeprogramować do komórek makrofagopodobnych. Przeprogramowane limfoblastyczne białaczki B komórki wykazały mniejszą tumorigenicity in vitro, z góry regulacji markerów związanych z makrofagami i dół regulacji markerów związanych z komórkami B. Eksperymenty na mysich modelach potwierdziły również, że nie powstał guz po wstrzyknięciu komórek białaczki limfatycznej zakażonych C/EBPa do myszy z niedoborem odporności. Chociaż większość analizowanych linii komórek chłoniaka i białaczki została przeprogramowana przynajmniej częściowo lub przejściowo, tylko dwie linie komórkowe o wyższej endogennej ekspresji C / EBPa skutecznie utrzymywały Przejście komórkowe do komórek makrofagopodobnych, co wskazuje, że wskaźnik sukcesu przeprogramowania komórek nowotworowych w dużym stopniu zależy od endogennej ekspresji C / EBPa .

poprzednie badania koncentrowały się na wprowadzeniu pojedynczego jądrowego czynnika transkrypcyjnego w celu złagodzenia nowotworów nie tylko nowotworów złośliwych związanych z komórkami B, ale także raka wątrobowokomórkowego (HCC) . Aby skutecznie przeprogramować komórki nowotworowe do komórek o normalnych funkcjach, konieczne jest współdziałanie różnych jądrowych czynników transkrypcyjnych . Czy istnieje specyficzna formuła czynników transkrypcyjnych, które mogą skutecznie indukować Przejście raka od nowotworu złośliwego do łagodności z wysoką skutecznością i bezpieczeństwem pozostaje nieuchwytny. Ostatnie postępy w jednokomórkowej sekwencjonowania RNA umożliwiły badaczom uzyskanie bardziej kompleksowego profilowania w różnych komórkach nowotworowych, a rosnąca liczba kandydatów na czynnik transkrypcyjny została zidentyfikowana i scharakteryzowana w celu poprawy efektywności przeprogramowania komórek nowotworowych .

In 2014, Huang et al. stwierdzono, że kombinacja czynników transkrypcyjnych, w tym hepatocyte czynnik jądrowy 1 alfa (HNF1A), hepatocyte czynnik jądrowy 3 alfa (HNF3A) i forkhead box protein A3 (FOXA3) odegrała znaczącą rolę w przeprogramowaniu ludzkich fibroblastów do komórek przypominających hepatocyty. Następnie w 2019, Cheng et al. wykazano, że połączenie HNF1A, HNF4A i FOXA3 może również indukować bezpośrednie przeprogramowanie HCC do komórek podobnych do hepatocytów z prawidłowymi funkcjami, w tym wydzielaniem albumin, syntezą glikogenu, wychwytem lipoprotein o niskiej gęstości, a także kontrolą metabolizmu i detoksykacją. W tym badaniu adenowirus został użyty do synergistycznego wprowadzenia HNF1A, HNF4A i FOXA3 do linii komórkowych HCCLM3 i Huh7. Opierając się na swoistym hepatotropizmie, w porównaniu z przeprogramowaniem iPSC, infekcja mediowana przez adenowirusa indukowała około 100% komórek HCC do ekspresji wybranych czynników transkrypcyjnych, które znacznie poprawiły wydajność infekcji i przeprogramowania. Kombinatoryczne czynniki transkrypcyjne indukowały tam ekspresję genów związanych z hepatocytami i zmiany morfologiczne w liniach komórkowych HCCLM3 i Huh7, wskazując na jednoczesny wpływ hnf1a, HNF4A i FOXA3 w przeprogramowaniu HCC. Przeprogramowane hepatocyty wykazały stopniowe zwiększanie funkcji hepatocytów i utratę cech nowotworowych in vitro. Na przykład przeprogramowane hepatocyty z linii komórkowych HCCLM3 wykazywały znaczny wzrost ekspresji albumin (ALB) i spadek ekspresji alfa-fetoproteiny (AFP). Wyniki z testu tworzenia kolonii, testu migracji i testu tworzenia sferoidów wykazały również, że zdolności proliferacji i migracji, jak również liczba CSCs wątroby zostały zmniejszone. Wyniki mikromacierzy cDNA potwierdziły, że przeprogramowane komórki przypominające hepatocyty były genetycznie podobne do pierwotnych ludzkich hepatocytów. Modele mysie wykazały również, że przeprogramowane komórki przypominające hepatocyty znacznie straciły in vivo tumorigenicity i były zdolne do rekonstrukcji struktury wątroby podczas regeneracji. Ponadto, cząsteczka adhezji komórek nabłonkowych (EpCAM) + subpopulacja w przeprogramowanych komórkach podobnych do hepatocytów została znacznie zmniejszona, co sugeruje, że przeprogramowanie komórek nowotworowych za pomocą HNF1A, HNF4A i FOXA3 może skutecznie eliminować CSCs, aby zapobiec nawrotom raka, nawrotom i oporności w HCC.

reprogramowanie za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego opiera się na modyfikacjach genetycznych i epigenetycznych poprzez specyficzne dostarczanie genów . Od Yamanaka et al. z powodzeniem wykorzystał czynniki transkrypcyjne do przeprogramowania myszy i ludzkich fibroblastów do iPSCs, technika przeprogramowania została dalej wdrożona w rozwoju potencjalnych metod leczenia raka . Niemniej jednak kontrowersje dotyczące przeprogramowania komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego pozostały . Kilka badań wykazało, że przeprogramowanie z komórek nowotworowych do komórek pluripotencjalnych nie zawsze prowadzi do pozytywnych efektów. Na przykład, ze względu na obecność onkogenów, takich jak C-Myc, KLF4 i SOX2, pluripotencjalne komórki nowotworowe mają obawy dotyczące bezpieczeństwa w onkogenezie z powodu nieprawidłowego różnicowania . Ponadto, przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego ma dodatkowe ograniczenia pod względem kosztów, wydajności wprowadzenia i dostarczania in vivo, które utrudniły jego potencjał w tłumaczeniu klinicznym . Inicjacja i progresja raka są głównie związane z mutacjami genetycznymi i skomplikowanymi alternacjami epigenetycznymi, w tym regulacją mikroRNA, metylacją DNA, modyfikacjami histonów i przebudową chromosomów . Przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego jest wysoce zaangażowane w te złożone sieci molekularne, a mechanizm leżący u ich podstaw pozostaje w dużej mierze niezbadany.

przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem małych cząsteczek: przełomowe

pojawienie się przeprogramowania komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego dostarczyło przełomowych wyników, aby udowodnić wykonalność przeprogramowania losów nowotworowych . Chociaż przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem transkrypcji jest powszechnie uznawane za potencjalnie obiecującą strategię przeciwko nowotworom złośliwym, obawy dotyczące bezpieczeństwa i skuteczności spowodowane modyfikacjami transgenicznymi pozostają niezastąpioną blokadą . Nieprawidłowości genetyczne, takie jak aktywacja onkogenów lub wyciszenie genów supresorowych nowotworu, spowodowane wstawieniem egzogennych sekwencji DNA, mogą zagrozić przyszłemu klinicznemu tłumaczeniu terapii przeprogramowywania komórek nowotworowych. Istnieje alternatywne podejście do zastąpienia infekcji wirusowej przejściowym dostarczaniem genów za pomocą specjalnie zaprojektowanych mikrocząstek, ale przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego pozostaje ryzykowne i technicznie trudne . Dlatego istnieje pilne zapotrzebowanie na ustanowienie alternatywnych strategii w celu wywołania skutecznego przeprogramowania komórek nowotworowych. Niedawno, drobnocząsteczkowe przeprogramowanie komórek nowotworowych okazał się być zdolny do przeprogramowania terminalnie zróżnicowanych komórek do stanu pluripotencjalnego . Co ważniejsze, istnieje również kilka badań, które wywołują, że przy użyciu małych cząsteczek do indukowania przeprogramowania komórek nowotworowych z nowotworu złośliwego do łagodności może obejść niektóre ograniczenia w przeprogramowaniu komórek nowotworowych za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego .

przeprogramowanie za pośrednictwem małych cząsteczek ma wyraźne zalety, w tym stosunkowo niski koszt, prosta technika, łatwo przestrajalna wszechstronność, przepuszczalność i odwracalność . Małe cząsteczki mogą również służyć jako doskonały kandydat do skutecznego regulowania procesów komórkowych poprzez bezpośrednie ukierunkowanie szlaków sygnałowych, takich jak Wnt, Hedgehog i hipopotamy . Wygodne jest wytwarzanie małych cząsteczek i skalowanie ich przepustowości w celu wywołania przeprogramowania za pomocą różnych linii. Co więcej, takie cząsteczki mogą być wykorzystywane jako sondy molekularne do badania podstawowych zmian w sygnalizacji molekularnej podczas przeprogramowywania komórek nowotworowych, co może prowadzić do poprawy wydajności przeprogramowywania i zmniejszenia efektu poza celem. W przypadku przeprogramowania komórek nowotworowych za pośrednictwem małych cząsteczek, aby odnieść sukces, konieczne jest zidentyfikowanie i opracowanie małych cząsteczek biochemicznych, które mogą pomóc komórkom nowotworowym w pokonywaniu barier epigenetycznych i blokad w różnych komórkowych szlakach sygnałowych . Ponieważ zastosowanie przeprogramowania komórek nowotworowych z udziałem małych cząsteczek niezależnie przekształca złośliwość w łagodność pozostaje wyzwaniem do tej pory, istnieje ograniczona liczba badań w rozszerzającej się granicy .

wprowadzając C / EBPa, Rapino et al. pomyślnie przeprogramowane ludzkie chłoniaka i białaczki linii komórek B do komórek makrofagów podobnych. Odkrycie prowadzi do teoretycznego wglądu w to, czy małe cząsteczki mogą również wywierać wpływ na przeprogramowanie białaczki limfoblastycznej. W roku 2015, McClellan et al. stwierdzono, że cytokiny indukujące różnicowanie mieloidalne, w tym ligand kinazy tyrozynowej podobny do FMS (FLT3L), interleukina 7 (IL-7), interleukina 3 (IL-3), czynnik stymulujący kolonie granulocytów i makrofagów (GM-CSF), czynnik stymulujący kolonie makrofagów (MCSF) i mieloidalne czynniki transkrypcyjne, takie jak C/EBPa i PU.1 może skutecznie przeprogramować pierwotne ludzkie komórki BCR-ABL1+ B-wszystkie do komórek makrofagów. Po 2 tygodniach ekspozycji na cytokiny indukujące różnicowanie mieloidalne stwierdzono, że 53% blastów białaczkowych CD19+/CD34+ znacząco zwiększa ekspresję CD14 i zmniejsza ekspresję CD19. Subpopulacja CD14+ / CD19 została posortowana i oczyszczona w celu uzyskania> 98% komórek makrofagopodobnych ze stabilną ekspresją CD14. Przeprogramowane komórki posiadały morfologię makrofagów, immunofenotypy powierzchniowe, profil ekspresji genów, generację wybuchów oksydacyjnych i zdolność fagocytarną. Ponadto przeprogramowane komórki mogą znacznie złagodzić leukemogenność, objawiającą się utratą zdolności do tworzenia złośliwych przeszczepów w modelach zwierzęcych. Wyniki mogą prowadzić do wykonalnej strategii, która wykorzystuje przeprogramowanie komórek nowotworowych do leczenia BCR-ABL1+ B-ALL in vivo. Niemniej jednak, wyniki generowane od białaczka reprogramowanie sugerować in vivo reprogramowanie być na wstępnym etapie jako podstawowy genetyczny aberracje powodować cytokina indukcja wciąż niezbadany. Ponadto, 5 z 12 przypadków klinicznych wykazało oporność na przeprogramowanie CD14+. Dlatego nie jest jasne, jak prospektywnie wybrać pacjentów, którzy skorzystaliby z przeprogramowania białaczki. Więcej badań wymaga przezwyciężenia tych ograniczeń, zanim może stać się skuteczną strategią terapeutyczną przeciwko nowotworom związanym z komórkami B.

W roku 2019, Ishay-Ronen et al. z powodzeniem przekształcono inwazyjne komórki raka piersi w funkcjonalne adipocyty, aby zapobiec przerzutom poprzez indukcję drobnocząsteczkową przejścia nabłonkowo-mezenchymalnego (EMT) i ponowne różnicowanie. EMT jest dobrze znanym procesem przeprogramowywania, który może zwiększyć plastyczność komórkową . Jak wcześniej pokazano, proces przeprogramowywania w celu wytworzenia pluripotencjalnych komórek nowotworowych jest zwykle związany z potencjałem dalszego różnicowania się w różne linie z normalnymi funkcjami komórkowymi poprzez czynnik transkrypcyjny lub indukcję małocząsteczkową . Tak więc, Ishay-Ronen et al. indukowane EMT przez leczenie komórek raka piersi Py2T transformującym czynnikiem wzrostu-beta (TGF-β) in vitro i ponowne różnicowanie przeprogramowanych komórek Py2T w funkcjonalne adipocyty przy użyciu insuliny, deksametazonu, rozyglitazonu i morfogenetycznego białka kości 2 (BMP2). Wyniki ujawniły, że przeprogramowane komórki Py2T mogą być indukowane do poddania adipogenezy z koktajlem małych cząsteczek. Po co najmniej 20 dniach leczenia TGF-β i czynnikami indukującymi adipogenezę, przeprogramowane komórki Py2T o cechach mezenchymalnych wykazywały znamiennie wyższą ekspresję białka wiążącego C/EBPa i CCAAT / enhancer (C / EBPß), które były regulatorami adipogenezy, w porównaniu z ich odpowiednikami o cechach nabłonkowych. Wszechstronna pluripotencja przeprogramowanych komórek raka piersi została potwierdzona przez inne różnicowanie związane z mezenchymalem, w tym osteogenezę i chondrogenezę z wykrywaniem markerów Osteo i Chondro-specyficznych, takich jak czynnik transkrypcyjny Sp7 (Osterix), kolagen typu II i region determinujący płeć y-box 9 (SOX9). Dodatkowo wykorzystali modele mysi MTflECad (epithelial) i MTΔCad (mesenchymal) do testowania wydajności i specyficzności procesów reprogramowania i ponownego różnicowania związanych z EMT. Reprogramowanie in vitro indukowane TGF-β i reprogramowanie za pośrednictwem rekombinazy Cre in vivo wykazały, że około 60% komórek raka piersi ulegało ekspresji C / EBPa+. Wyniki potwierdziły, że TGF-β odegrał istotną rolę w regulowaniu procesu reprogramowania związanego z EMT i mezenchymalnych cech komórek nowotworowych zarówno in vitro, jak i In vivo. Ponadto leczenie kombinatoryczne trametynibem i rozyglitazonem w modelu mysim prowadziło do skutecznej adipogenezy przeprogramowanych komórek raka piersi in vivo. Ponieważ trametynib i rozyglitazon znajdują się w USA. Food and Drug Administration (FDA)-approved drugs to induce EMT and adipogenesis, using them as mediators in cancer cell reprogramming therapy is clinically more realable compared to approaches using other mediators . Znaczące korzyści z tego badania są nie tylko dla identyfikacji małych cząsteczek w regulacji przeprogramowania i ponownego różnicowania komórek raka piersi, ale także dla ustanowienia replikowalnego modelu, który może być wykorzystany w ocenie przeprogramowania komórek nowotworowych w wielu innych typach raka o różnych liniach. Eliminacja inwazyjnych mezenchymalnych komórek nowotworowych za pomocą terapii przeprogramowywania komórek nowotworowych za pośrednictwem małych cząsteczek może leczyć nabytą chemo – / radiooporność i przerzuty nowotworowe, ale w późniejszych badaniach należy dokładniej zbadać specyficzność leczenia trametynibem i rozyglitazonem oraz zapobieganie działaniom niepożądanym .

jak zauważono, podczas przeprogramowywania komórek nowotworowych, apoptoza komórkowa wydaje się być nienaruszona przez małe cząsteczki, podobnie jak proliferacja komórkowa. Na przykład czas fazy G0/G1 jest wydłużony, a geny promujące cykl komórkowy są tłumione, co wskazuje, że nastąpiło wzmocnienie łagodności . Przeprogramowanie komórek nowotworowych za pośrednictwem małych cząsteczek zapewnia Nie-wirusowe i niezintegrowane podejście do indukowania przejścia od komórek nowotworowych do komórek łagodnych. Jako jedna z potencjalnych strategii, takie przeprogramowanie podejście posiada wielką obietnicę skutecznego tłumienia rozwoju i nawrotów różnych nowotworów.

do tej pory postępy w przeprogramowaniu komórek nowotworowych stoją przed wieloma wyzwaniami. Po pierwsze, niektóre rodzaje raka (takie jak rak nosogardła) obejmują dużą subpopulację niezróżnicowanych komórek nowotworowych, co sprawia, że trudno jest przeprogramować takie komórki nowotworowe do komórek łagodnych ze względu na heterogeniczność guza in situ . Bezpośrednie przeprogramowanie może być potencjalnie wykonalnym podejściem, które można zastosować do tego typu nowotworów, ale nie było żadnych obiecujących dowodów do tej pory . Po drugie, istnieje wiele małych cząsteczek, które mogą służyć jako doskonali kandydaci w przeprogramowaniu komórek nowotworowych in vitro, ale tylko kilka z nich zostało oficjalnie zatwierdzonych przez USA. FDA, ponieważ każdy lek o małych cząsteczkach musi być dokładnie sprawdzony w oparciu o jego korzyści i potencjalne ryzyko dla zamierzonych pacjentów . Przyszłe badania powinny koncentrować się na opracowywaniu środków farmakologicznych-mediowane przeprogramowanie komórek nowotworowych, aby zminimalizować obawy bezpieczeństwa i wydajności. Co więcej, funkcje małych cząsteczek biochemicznych nie są wystarczająco specyficzne, co sugeruje, że potencjalne efekty poza celem mogą czasami wystąpić podczas przeprogramowywania . Dodatkowo, dawkowanie małych cząsteczek w celu wywołania przeprogramowania i różnicowania komórek nowotworowych in vivo powinno być dokładnie zbadane, aby uniknąć potencjalnie szkodliwych zdarzeń niepożądanych u pacjentów. Dlatego pilne jest precyzyjne rozszyfrowanie molekularnych mechanizmów przeprogramowania komórek nowotworowych w celu złagodzenia skutków ubocznych. Uważa się, że konieczne jest zastosowanie skutecznej metody dostarczania do przeprogramowania związanych z małymi cząsteczkami, ponieważ wiele niepowodzeń leczenia nie wynikało z nieefektywności samych leków, ale z nieefektywności dostarczania leków .

microRNA i exosome-mediated cancer cell reprogramming: emerging alternatives

donoszono, że mikroRNA , w tym miRNA302s , miRNA200c , miRNA369 , miRNA34a i miRNA30b , są kluczowe w zwiększaniu ekspresji genów związanych z pluripotencją. MicroRNA został uznany za użyteczne biomarkery i sondy molekularne do celowania w określone typy komórek i manipulowania przeprogramowaniem komórek. Jednak precyzyjne i skuteczne regulowanie przejścia komórek do leczenia nowotworów złośliwych poprzez wykorzystanie mikroRNA pozostaje wyzwaniem do tej pory.

po raz pierwszy wykazano, że ludzkie komórki nowotworowe skóry można przeprogramować do iPSCs przy użyciu mikroRNA-302S, które są obficie wyrażone w ludzkich ESC, ale szybko zniknęły po różnicowaniu. Doniesiono, że pluripotencjalne komórki nowotworowe z transfekcją microRNA-302S wykazują zmniejszoną tumorigenicity, demetylację genomową i podwyższoną ekspresję SSEA-3/4, SOX2, NANOG i Oct-3/4. Ponieważ wielkość mikroRNA – 302S wynosiła tylko około 1 kb, skuteczność transfekcji osiągnęła > 99% w oparciu o analizy cytometrii przepływowej, co sugeruje, że wielkość czynnika egzogennego odegrała ważną rolę w skuteczności transfekcji . Jednak tylko 2% -5% komórek nowotworowych udało się przeprogramować do pluripotencjalnych komórek podobnych do ES. Analiza ekspresji genów wykazała, że pluripotencjalne komórki ES-podobne wykazały ponad 86% podobieństwo do ludzkich linii komórek ES H1 i H9. W pożywce indukującej różnicowanie specyficzne dla linii, pochodzące z raka komórki ES-podobne dalej różnicowały się w łagodne komórki, w tym neurony, chondrocyty i fibroblasty. Wykazano również, że rodzina MicroRNA-200 wzmacnia EMT poprzez ukierunkowanie na oś homeobox 1 (ZEB1) wiążącą palec cynkowy, która hamuje Gen supresorowy nowotworu e-cadherin . W ludzkich komórkach raka jelita grubego, członkowie należący do rodziny mikrorna34 zostały udowodnione jako nowe cele transkrypcji genu supresorowego guza p53 .

Exosomy mają zdolność do przechowywania składników, które naśladują budowę mikrośrodowiska embrionalnego . Czynniki przeprogramowujące związane z ESC są zamknięte w ludzkich exosomach pochodzących z ESC i mogą być dostarczane do komórek nowotworowych w celu wywołania przejścia od nowotworu do łagodności. W 2017, Zhou et al. wykazano, że ludzkie exosomy pochodzące z ESC mogą hamować proliferację nowotworów in vitro i łagodzić działanie nowotworowe in vivo. Gdy Colo – 320 i MCF-7 linii komórek nowotworowych hodowano w ESC uwarunkowane medium, wykazywali reekspresję pluripotencji związanych markerów, w tym Oct-4, NANOG, i SOX2 i zmniejszenie nowotworu in vitro, wskazując na pomyślne przeprogramowanie z nowotworu do łagodności. Około 90% komórek raka piersi utraciło ekspresję Wimetyny po ekspozycji na czynnik warunkowany ESC, natomiast nie określono skuteczności przeprogramowywania komórek raka jelita grubego. Wyniki sugerują, że exosomy mogą hamować onkogenezę poprzez promowanie poziomów ekspresji krytycznych markerów związanych z pluripotencją. Następnie komórki nowotworowe można przywrócić do stanu pluripotencjalnego i przywrócić łagodne szlaki różnicowania. Jednakże, komórki ES-podobne do komórek nowotworowych nie były wolne od tworzenia się guza in vivo, a zmniejszenie rozmiaru guza o 60% obserwowano w przypadku komórek nowotworowych leczonych egzosomami pochodzącymi z ESCs. Podłoże warunkowe zawierające exosomy hamowało proliferację nowotworów poprzez wydłużenie czasu w fazie G1, natomiast skrócenie czasu w fazach s i G2/M. Zhou et al. stwierdzono również, że poziom ekspresji cykliny D1 został zmniejszony w celu utrzymania podfosforylacji siatkówczaka po leczeniu kondycjonowanego podłoża, co prowadzi do zahamowania przejścia fazowego G1 / S. Co więcej, fosforylacja w pozostałości serynowej 10 w histonie H3, jako jedna z istotnych modyfikacji epigenetycznych w fazie G2, została znacząco zmniejszona . Zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami, różne substancje pochodzące z mikrośrodowiska ludzkiego zarodka mogą hamować progresję raka i łagodzić nowotwory in vivo .