Mysi model raka jelita grubego i jelita grubego
Mysie modele raka jelita grubego i jelita grubego to systemy eksperymentalne, w których myszy są poddawane manipulacji genetycznej, karmione zmodyfikowaną dietą lub prowokowane chemikaliami w celu rozwoju nowotworów złośliwych w przewodzie pokarmowym. Modele te umożliwiają naukowcom badanie początku i progresji choroby oraz dogłębne zrozumienie zdarzeń molekularnych, które przyczyniają się do rozwoju i rozprzestrzeniania się raka jelita grubego. Stanowią również cenny system biologiczny do symulacji warunków fizjologicznych człowieka, nadający się do testowania leków.
Rak jelita grubego i jelita grubego
Rodzinna polipowatość gruczolakowata
Rodzinna polipowatość gruczolakowata ( FAP ) jest chorobą dziedziczną, która charakteryzuje się rozwojem licznych polipów jelita grubego. Analiza genetyczna niektórych rodzin FAP wykazała, że wspólną cechą choroby jest delecja genu APC . Dalsza analiza genu APC ujawniła istnienie różnych mutacji u chorych na raka, które również odgrywają rolę w powstawaniu sporadycznej postaci raka jelita grubego.
Myszy ze zmutowanym APC
Pierwszy mysi mutant w genie Apc pochodził z kolonii losowo zmutowanych myszy. Ten mysi model nazywa się Min (mnoga neoplazja jelitowa). Stwierdzono, że zawiera skróconą mutację w kodonie 850 genu Apc . Mysz Min może rozwinąć do 100 polipów w jelicie cienkim oprócz guzów okrężnicy. Później opracowano nowe mutanty genu Apc z nokautem . Mutacja skracająca w kodonie 716 ( Apc Δ716 ) powoduje, że u myszy rozwija się ponad 300 polipów w jelicie cienkim, podczas gdy skrócenie kodonu 1638 ( Apc 1638N ) skutkuje utworzeniem tylko około 3 polipów w tym samym obszarze przewodu pokarmowego. Niedawno skonstruowano nowy zmutowany model myszy Apc , w którym w dystalnej części okrężnicy tworzy się wiele polipów. W tym modelu mutacja w genie Cdx2 w mysim modelu Apc Δ716 przesunęła powstawanie polipów z jelita do okrężnicy, przypominając ludzki FAP. Apc _ zmutowane myszy charakteryzują się wczesną śmiertelnością. Istnieją geny modyfikujące podatność na raka tych modeli myszy. Najbardziej ugruntowany jest modyfikator Min locus (Mom1). Dzięki połączeniu Min i Mom1 długość życia mysich modeli FAP raka jelita grubego jest zwiększona. Stwierdzono, że APC wiąże się z kateninami. Dziś wiemy, że beta-katenina (część szlaku sygnałowego Wnt ) bierze udział w karcynogenezie jelita grubego, a jego stabilność w komórce jest regulowana przez APC. Stworzono mysi model z deregulacją poziomu beta-kateniny. Warunkowa mutacja stabilizująca w genie beta-kateniny spowodowała powstanie do 3000 polipów w jelicie cienkim tego mysiego modelu. Mysi model niosący mutacje w Apc Δ716 i Smad4 ( matki przeciwko dekapentaplegicznemu homologowi 4 ) charakteryzuje się rozwojem inwazyjnych gruczolakoraków.
Dziedziczny rak jelita grubego niezwiązany z polipowatością
Najczęstszymi mutacjami w dziedzicznym niepolipowatym raku jelita grubego (HNPCC) są mutacje w genach MSH2 i MLH1 . Geny te odgrywają ważną rolę w naprawie nieprawidłowo ustawionych nukleotydów. Innym genem zaangażowanym w naprawę niedopasowania DNA jest Msh6 . Zarówno Msh6 , jak i Msh2 rozwijają raka przewodu pokarmowego, ale guzy różnią się niestabilnością mikrosatelitarną stan (MI). Podczas gdy niedobór MSH2 promuje guzy o wysokim MI, niedobór MSH6 powoduje guzy o niskim MI. Kolejnym składnikiem mechanizmu naprawy DNA w komórce jest białko MLH1. Ablacja MLH1 u myszy powoduje rozwój nowotworów przewodu pokarmowego w jelicie cienkim – gruczolaków i raków inwazyjnych. Połączenie niedoboru MLH1 z Apc 1638N skutkuje silnym zmniejszeniem żywotności i zwiększonym obciążeniem nowotworem. Nowotwory sklasyfikowano jako gruczolaki, inwazyjne gruczolakoraki i raki w późnym stadium. Podobnie myszy z niedoborem Msh2 w połączeniu z Apc Min wykazać przyspieszone tempo nowotworzenia. Innym podobnym mysim modelem HNPCC jest połączenie PMS2 z allelem Min Apc , co skutkuje zwiększoną liczbą guzów w przewodzie pokarmowym w porównaniu z Min . Jednak te gruczolakoraki nie dają przerzutów, a ich histopatologia jest podobna do histopatologii prawego raka okrężnicy u ludzi z częstą mutacją receptora typu II dla TGF-β.
Mutacje w innych genach
Myszy z mutacjami w genie transformującego czynnika wzrostu -β1 wprowadzone do myszy z mutacją 129/Sv Rag2 przyspieszają gruczolakoraki z silną miejscową inwazją, co sugeruje rolę podłoża genetycznego w rozwoju nowotworu. Specyficzna dla okrężnicy ekspresja aktywowanego mutanta K- ras (białko) (K-ras G12D ) skutkuje rozwojem pojedynczej lub mnogiej zmiany chorobowej. Onkogenny allel K-ras G12D aktywowany w nabłonku okrężnicy indukuje ekspresję prokancerogennej kinazy białkowej C -βII (PKCβII) i zwiększa proliferację komórek nabłonka, podczas gdy w dystalnej części okrężnicy zmutowana postać K-ras ma przeciwny wpływ na ekspresję PKCβII i proliferację komórek. Traktowanie tego mysiego modelu prokarcynogenem azoksymetanem (AOM) prowadzi do powstania mikrogruczolaków dysplastycznych w proksymalnej części okrężnicy, ale nie w dystalnej części okrężnicy. Zatem mutant K-ras G12D jest cennym mysim modelem karcynogenezy proksymalnej okrężnicy. Mutacja w Muc2 powoduje gruczolaki i gruczolakoraki w jelicie myszy.
Ludzkie choroby zapalne jelit to grupa stanów zapalnych w jelicie grubym i cienkim. Powszechnie wiadomo, że przewlekłe zapalenie jelita grubego może prowadzić do raka. Istnieją genetyczne mysie modele raka okrężnicy związanego z nieswoistym zapaleniem jelit. Myszy pozbawione interleukiny 10 rozwijają inwazyjnego gruczolakoraka w okrężnicy. Zmutowane myszy interleukiny 2 i beta-mikroglobuliny również powodują wrzodziejące zapalenie jelita grubego podobny do fenotypu i rozwijają gruczolakoraki w okrężnicy. Mysi mutant N- kadheryny cierpi na stany zapalne jelit i gruczolaki , ale nie rozwijają się raki.
dezoksycholanu kwasu żółciowego (DOC) związanego z dietą w okrężnicach są znacznie bardziej narażeni na rozwój raka okrężnicy (patrz Kwasy żółciowe i rak okrężnicy ). Opracowano mysi model raka okrężnicy związany z dietą. W tym modelu myszy typu dzikiego karmiono standardową dietą plus DOC, aby uzyskać poziom DOC w okrężnicy myszy porównywalny do tego w okrężnicach ludzi na diecie wysokotłuszczowej. Po 8-10 miesiącach u 45% do 56% myszy rozwinął się gruczolakorak okrężnicy , a żadna z myszy nie miała raka jelita cienkiego.
Na podstawie histopatologii i ekspresji specyficznych markerów guzy okrężnicy u myszy były praktycznie identyczne z guzami u ludzi. U ludzi charakterystyczne nieprawidłowe zmiany w markerach molekularnych są wykrywane zarówno w ubytkach terenowych otaczających nowotwory (z których powstają nowotwory), jak iw obrębie nowotworów. W tkankach okrężnicy myszy karmionych dietą plus DOC zaszły podobne zmiany w biomarkerach. W ten sposób 8-OH-dG został zwiększony, białko naprawy DNA ERCC1 zostało zmniejszone, białko autofagii beclin-1 zostało zwiększone, aw regionu komórek macierzystych u podstawy krypt , stwierdzono znaczną lokalizację jądrową beta-kateniny , jak również zwiększoną cytoplazmatyczną beta-kateninę. Jednak u myszy karmionych dietą plus DOC plus przeciwutleniacz kwas chlorogenowy , częstotliwość zachorowań na raka jelita grubego została zmniejszona. Ponadto, oceniając ERCC1, beclin-1 i beta-kateninę w obszarze komórek macierzystych krypt, tkanki okrężnicy myszy karmionych kwasem chlorogenowym wykazały poprawę aberracji molekularnych, co sugeruje, że kwas chlorogenowy chroni na poziomie molekularnym przed rak jelita grubego. Jest to pierwszy model raka okrężnicy związany z dietą, który ściśle odpowiada progresji raka okrężnicy u ludzi, zarówno na poziomie histopatologicznym, jak i w profilu molekularnym.
Chemicznie indukowany rak jelita grubego
Azoksymetan (AOM) jest genotoksycznym czynnikiem rakotwórczym okrężnicy i jest rutynowo stosowany do wywoływania nowotworów okrężnicy u myszy. Guzy indukowane przez AOM tworzą się w ostatnich trzech centymetrach dystalnej części okrężnicy, ale mysz z nokautem p21 leczona AOM wykazuje rozmieszczenie guza w okrężnicy. Nowotwory wywołane przez OZUŚ charakteryzują się mutacjami w Apc .
Nowatorski mysi model rakotwórczości jelita grubego związany z zapaleniem łączy OZUŚ i siarczan sodu dekstranu (DSS) w celu wywołania zmian w okrężnicy, pozytywnych dla beta-kateniny, COX-2 i indukowalnej syntazy tlenku azotu.