$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rak jest jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie. W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na opracowanie wiarygodnych eksperymentalnych modeli chorób, aby lepiej zrozumieć chorobę, a także zbadać potencjalne podejścia terapeutyczne. Jednym z najczęściej stosowanych eksperymentalnych modeli in vivo do badania rozwoju raka skóry jest chemicznie indukowany dwuetapowy model kancerogenezy skóry1,2. Model dostarcza narzędzia do badania inicjacji, promocji i progresji guza, a także określonych zdarzeń, takich jak infiltracja komórek odpornościowych i angiogeneza.
Aby skorzystać z dwuetapowego modelu kancerogenezy skóry, tylna skóra myszy jest traktowana dwoma różnymi substancjami chemicznymi, które razem indukują powstawanie nowotworu. Model rozpoczyna się od podania niskiej dawki mutagenu, DMBA, po której następuje przedłużona ekspozycja na promotor nowotworu, TPA3 (Rysunek 1). DMBA mutuje DNA losowo, tworząc kowalencyjne addukty z DNA komórek naskórka i pierwotnych komórek macierzystych keratynocytów4,5,6,7. Niektóre z tych losowych mutacji zachodzą w protoonkogenie, takim jak Hras1 (wykrywane są również mutacje w Kras i Nras), a konwersja protoonkogenów do onkogenów napędza powstawanie guza pod wpływem odpowiednich bodźców. TPA z kolei jest najczęściej stosowanym środkiem wspomagającym wzrost nowotworu. Jego celem molekularnym jest kinaza białkowa C (PKC)8. TPA aktywuje również sygnalizację Wnt/β-kateniny, która jest kluczowa dla powstawania guza w modelu9. Powtarzające się i długotrwałe narażenie na środek promujący prowadzi do wzmocnienia sygnalizacji komórkowej, zwiększonej produkcji czynników wzrostu i miejscowej reakcji zapalnej, które są widoczne ze względu na zwiększoną syntezę DNA i infiltrację komórek zapalnych w leczonej skórze.
Kluczowe mediatory stanu zapalnego w modelu DMBA-TPA zostały zidentyfikowane10. Interleukina-17A (IL-17A) jest znana jako szczególnie rakotwórcza w modelu DMBA-TPA11,12. Działa w synergii z interleukiną 6 (IL-6) i uczestniczy w rekrutacji makrofagów i neutrofili13,14. Ponadto wykazano, że limfocyty T CD4 + i neutrofile są rakotwórcze w modelu DMBA-TPA. Wreszcie, makrofagi mogą również sprzyjać nowotworzeniu w modelu15,16,17.
Podczas fazy promocji, proliferacja zmutowanych komórek jest zwiększona i utrzymuje się utrzymujący się przerost naskórka1. Prowadzi to do rozwoju brodawczaka na skórze w ciągu 10–20 tygodni, po czym brodawczaki zaczynają przekształcać się w nowotwory złośliwe, raki płaskonabłonkowe (SCC)2. Jednak mniej niż 10% brodawczaków rozwija się w nowotwór złośliwy, chociaż odsetek ten zależy również od tła genetycznego myszy2,18. Przez dziesięciolecia nie było wiadomo, jaki typ komórek był początkowo zmutowany w guzach prowadzących do nowotworu złośliwego, mimo że niektóre badania wykazały wyraźnie wyraźne cechy nowotworów złośliwych w porównaniu z łagodnymi brodawczakami19,20. Jednak ostatnie badania znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat klonalnego pochodzenia powstawania nowotworów w modelu DMBA-TPA21.22.23. Wykazano, że zarówno komórki nabłonkowe pochodzące ze szpiku kostnego, jak i komórki macierzyste mieszków włosowych przyczyniają się do powstawania nowotworu22. Badania nad śledzeniem linii w poszczególnych etapach wykazały, że łagodne brodawczaki są pochodzenia monoklonalnego, ale rekrutują nowe populacje komórek nabłonkowych21,23. Jednak tylko jeden z klonów komórkowych pełni funkcję czynnika napędzającego kancerogenezę; zawiera mutację Hras23. Progresja do powstawania raka jest związana z klonalnym sweep23.
Rakotwórczy DMBA inicjuje powstawanie brodawczaka, a TPA sprzyja wzrostowi guza. W związku z tym inicjację guza można badać oddzielnie od promocji poprzez przerwanie eksperymentu przed okresem leczenia TPA. Ponieważ progresja guza jest badana co tydzień, stanowi to doskonałą okazję do szczegółowej analizy wzrostu guza przez cały czas trwania badania. Ponieważ guzy są generowane przez zewnętrzne substancje chemiczne, mutacja onkogenna w linii zarodkowej jest niepotrzebna. Tak więc badanie wpływu tła genetycznego (np. nokaut/transgen vs. typ dziki) na nowotworzenie jest proste2. Podsumowując, model raka skóry DMBA/TPA jest szczególnie przydatnym podejściem do badania roli układu odpornościowego w progresji guza, a także do oceny etapów inicjacji i promocji guza niezależnie lub współzależnie.

Rycina 1: Zarys modelu kancerogenezy skóry wywołanej DMBA-TPA. Rakotwórczy DMBA jest stosowany miejscowo w celu indukowania mutacji DNA w fazie inicjacji modelu. Środek stymulujący wzrost TPA jest podawany 2 razy w tygodniu w celu zwiększenia proliferacji komórek w fazie promocji, co prowadzi do rozwoju brodawczaków skóry. Zwierzęta są uśmiercane po osiągnięciu plateau przez brodawczaka, zwykle w ciągu 15-20 tygodni, w zależności od tła genetycznego myszy. Niewielka część brodawczaków może dalej przekształcić się w SCC w ciągu 20-50 tygodni. W celu zbadania wczesnych zdarzeń w fazie inicjacji i wczesnej promocji można pobrać próbki (np. wkrótce po drugim zastosowaniu TPA). Pokazano reprezentatywną fotografię oraz przekrój brodawczaków barwionych hematoksyliną i eozyną na skórze myszy C57BL/6 po 19 tygodniach leczenia. Podziałka = 0,1 mm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.