Son otuz yılda, çok sayıda laboratuvar, insan kanseriyle ilişkili mutasyonları fare genomuna sokarak veya insan kanserlerinde aşırı eksprese edilen bir gen ürününü aşırı eksprese ederek insan kanserlerinin fare modellerini oluşturmaya çalışmıştır. Ortaya çıkan genetiği değiştirilmiş fare (GEM) modelleri, yeni tanıtılan genomik modifikasyonun tümör oluşumunu başlattığını belirlemek, tümör ilerlemesine katkıda bulunan daha sonra meydana gelen diğer genetik veya epigenetik değişiklikleri tanımlamak ve tümörün başlamasını ve ilerlemesini sağlayan anahtar sinyal yollarını tanımlamak gibi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. İmmün yetmezliği olan farelerin kullanımına dayanan ortotopik ksenogreft modellerinin aksine, GEM kanser modelleri tamamen işlevsel bir bağışıklık sistemine sahiptir ve bu nedenle aday terapötik ajanlara verilen yanıtları daha doğru bir şekilde modellemektedir. Bununla birlikte, GEM kanser modellerini bu gibi amaçlar için kullanırken, araştırmacıların GEM neoplazmları ile yapılan gözlemlerin insan meslektaşlarıyla ilgili olduğunu doğrulamaları önemlidir. Bu doğrulama, GEM neoplazmlarının patolojisinin kapsamlı bir değerlendirmesini ve GEM neoplazmlarının patolojik özelliklerinin karşılık gelen insan tümör tipinin patolojisini özetleyip özetlemediğinin belirlenmesini içermelidir.
Tümör yatkınlık sendromu nörofibromatozis tip 1 (NF1), insan sinir sistemini etkileyen en yaygın genetik hastalıktır ve her 3.000-3.500 canlı doğumda yaklaşık 1'inde görülür 1,2,3. NF1'den etkilenen bireyler, derilerinde (dermal nörofibromlar) ve büyük sinirlerde ve sinir pleksuslarında (pleksiform nörofibromlar) nörofibromlar olarak bilinen çok sayıda iyi huylu periferik sinir kılıfı tümörü geliştirir. Hem dermal hem de pleksiform nörofibromlar fiziksel, davranışsal ve/veya sosyal bozukluk üreterek hastanın yaşam kalitesini kötüleştirirken, pleksiform nörofibromlar (PN'ler) özellikle tehlikelidir 4,5. Bunun nedeni, PN'lerin sıklıkla son derece düşük sağkalım oranınasahip agresif iğsi hücreli neoplazmlar olan malign periferik sinir kılıfı tümörlerine (MPNST'ler) dönüşmesidir 1,2. Büyük ölçüde, bu düşük sağkalım oranı, şu anda MPNST'leri tedavi etmek için kullanılan radyo ve kemoterapötik rejimlerin etkisiz olmasından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, yeni, daha etkili tedaviler geliştirmek zor olmuştur. Bunun nedeni, MPNST'lerin NF1 hastalarında ne kadar sık ortaya çıktığına rağmen, hala nadir görülen neoplazmlar olmalarıdır. Sonuç olarak, çalışma için çok sayıda insan tümörü elde etmek çok zordur; Klinik araştırmalar için MPNST'li yeterli sayıda hastayı işe almak da zordur. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, nörofibroma patogenezini ve PN-MPNST ilerlemesini yönlendiren anormallikler hakkında daha fazla bilgi edinmek ve aday terapötik ajanlarla klinik öncesi çalışmaları kolaylaştırmak amacıyla çeşitli GEM modelleri oluşturulmuştur.
NF1 hastaları, NF1 geninin bir kopyasında inaktive edici mutasyonlara sahiptir. Nörofibroma patogenezi Schwann hücre soyundan bir hücrede kalan fonksiyonel NF1 geninde inaktive edici bir mutasyon meydana geldiğinde tetiklenir. Bununla birlikte, şaşırtıcı bir şekilde, fareler germ hattını inaktive eden Nf1 mutasyonları ile üretildiğinde, nörofibromlargeliştirmediler 6,7. Nf1-null Schwann hücrelerine sahip farelerin ve diğer tüm hücre tiplerinde Nf1 haplo yetmezliğinin (Krox20-Cre;Nf1flox/- fareler) geliştirilen pleksiform nörofibromlar, nörofibrom patogenezi için ek hücre tiplerinde azaltılmış Nf1 gen dozajının gerekli olduğunu öne sürdü8. O zaman bile, Krox20-Cre'deki pleksiform nörofibromlar; Nf1flox/- fareler MPNST olmak için ilerlemediler ve bu nedenle insan meslektaşlarının biyolojisini sadece kısmen taklit ettiler. MPNST patogenezi Nf1 mutasyonları, Trp539 veya Cdkn2a10 gibi ek tümör baskılayıcı genlerdeki mutasyonlarla ortaklaştığında ortaya çıkmıştır, ancak bu GEM modellerindeki MPNST'ler, önceden var olan iyi huylu pleksiform nörofibromlardan ziyade de novo veya belirsiz biyolojik potansiyele sahip atipik nörofibromatöz neoplazmlardan (ANNUBP'ler)11,12 gelişmiştir (bkz.13,14 bu modellerin yanı sıra Suz12 ve Pten15 gibi genlerde MPNST ile ilişkili ek fonksiyon kaybı mutasyonlarını tanıtan diğer modellerin mükemmel incelemeleri için).
Bu fare modelleri, NF1, TP53 ve CDKN2A gibi genlerin NF1 ile ilişkili periferik sinir sistemi neoplazmlarının patogenezinde oynadığı rolü belirlemek ve aday terapötik ajanları test eden klinik öncesi çalışmalar için paha biçilmez olmuştur. Bununla birlikte, pleksiform nörofibromların belirsiz biyolojik potansiyele sahip atipik nörofibromatöz neoplazmlar (ANNUBPs16) ve daha sonra MPNST'ler haline gelme süreci hakkında hala eksik bir anlayışa sahibiz. Nf1 ve Arf'de delesyonları olan farelerin MPNST'ler11 olma yolunda ilerleyen ANNUBP'ler geliştirdiğine dair son raporla bu süreci anlamada son zamanlarda bazı ilerlemeler kaydedilmiştir. Bununla birlikte, insanlarda görülen pleksiform nörofibrom-MPNST ilerlemesi sürecini tam olarak özetleyen Nf1 mutasyonuna dayalı fare modelleri henüz mevcut değildir. Ek olarak, MPNST'lerin geliştirilmesine yol açan birden fazla farklı yol olup olmadığı açık değildir. Bu göz önüne alındığında, yukarıda tarif edilen GEM'lerin sadece nörofibrom-MPNST ilerlemesine ve MPNST patogenezine yol açan birkaç farklı yolun bir alt kümesini modellemesi mümkündür. Bu nokta, MPNST'lerin sporadik olarak da ortaya çıkması ve bazı sporadik MPNST'lerin görünüşte NF1 mutasyonlarına sahip olmamasıgerçeğiyle vurgulanmaktadır 17,18.
Bu son nokta, Magollon-Lorenz ve arkadaşlarının NF1 mutasyonlarından yoksun en azından bazı sporadik MPNST'lerin melanom veya farklı bir sarkomtipi 19 olduğu yönündeki son önerisiyle sorgulanmış olsa da, yakın zamanda sporadik bir MPNST ve bu tümörden türetilen bir hücre hattı (2XSB hücreleri) NF1 vahşi tip20. Ana tümörün ve 2XSB hücre hattının karakterizasyonu sırasında, sporadik malign periferik sinir kılıfı tümörünün ayırıcı tanısında rutin olarak düşünülen melanom ve diğer birçok sarkom tipi dahil olmak üzere alternatif tanı olasılıklarını sistematik olarak dışladık20. Ek olarak, Magollon-Lorenz ve ark. çalıştıkları üç sporadik MPNST hücre hattındaki bulgularının, sporadik MPNST'ler olarak tanımlanan tüm tümörlerin MPNST olmadığını gösterecek şekilde genelleştirilemeyeceğini kabul ettiler.
Nörofibrom ve MPNST patogenezinin mutlaka spesifik tümör baskılayıcı gen mutasyonlarına bağlı olmadığı bir GEM modeli oluşturmak için, güçlü Schwann hücresi mitojen nöregulin-1'in (NRG1) aşırı ekspresyonunun Schwann hücresine özgü miyelin proteini sıfır (P0) promotörü (P 0-GGFβ3 fareleri) tarafından yönlendirildiği transgenik fareler ürettik21. İnsan nörofibromlarının, MPNST'lerin ve MPNST hücre hatlarının, NRG1 sinyaline aracılık eden erbB reseptörü tirozin kinazlar (erbB2, erbB3 ve erbB4) ile birlikte birkaç NRG1 izoformunu eksprese ettiğini ve bu erbB reseptörlerinin yapısal olarak aktive olduğunu daha önce göstermiştik22. Ayrıca erbB kinazların farmakolojik inhibitörlerinin MPNST proliferasyonunu22, sağkalım23 ve migrasyon24'ü güçlü bir şekilde inhibe ettiğini gösterdik. İnsanlardaki gözlemlerimize uygun olarak, P 0-GGFβ3 fareleri, yüksek frekansta MPNST'ler haline gelen pleksiform nörofibromlar 25 geliştirir 21,25. P 0-GGFβ3 MPNST'lerin, insan meslektaşları gibi, yaygın olarak Trp53 ve Cdkn2a mutasyonlarının yanı sıra tümör oluşumuna potansiyel olarak katkıda bulunan çok sayıda başka genomik anormallik geliştirdiğini gösterdik25. P 0-GGFβ3 farelerinde ortaya çıkan MPNST'lerde inaktive edici Nf1 mutasyonları yoktur. Bununla birlikte, genetik tamamlamayı kullanarak, NRG1'in P 0-GGFβ3 farelerinde tümörijenezi desteklediğini gösterdik, ağırlıklı olarak Nf1 kaybı26 ile değiştirilen aynı sinyal kaskadları yoluyla; bu sonuç, Trp53 haploinyofisi varlığında Nf1 kaybı için NRG1 aşırı ekspresyonunun ikame edilmesinin (P 0-GGFβ3;Trp53+/- fareler), cis-Nf1+/-'de görüldüğü gibi, MPNST'lerin de novo geliştirdiği hayvanlar üretir; Trp53+/- fareler27.
P 0-GGFβ3 farelerinin, NF1'li insanlarda görülen nörofibroma patogenezi ve nörofibrom-MPNST ilerlemesi süreçlerini doğru bir şekilde modellediğini gösteren bu ve diğer bilgileri elde etmek için, bu hayvanlardan alınan dokuları işlemek, tümörlerini doğru bir şekilde teşhis etmek, bu farelerde ortaya çıkan MPNST'leri derecelendirmek, erken geçiş P0-GGFβ3 ve P0-GGFβ3'ü oluşturmak ve karakterize etmek için özel metodolojiler geliştirdik; Trp53+/- MPNST kültürleri ve P 0-GGFβ3 PN'leri ve MPNST'ler ile P0-GGFβ3'ün patolojisinin eleştirel olarak karşılaştırılması; Trp53+/- MPNST'ler insan meslektaşlarınınkine. Bu metodolojilerin çoğu, sinir sistemi neoplazisinin diğer GEM modellerine genellenebilir. Ek olarak, bu metodolojilerin birçoğu, neoplazmların diğer organ bölgelerinde ortaya çıktığı GEM modellerine daha geniş bir şekilde uygulanabilir. Sonuç olarak, burada bu metodolojilerin ayrıntılı bir açıklamasını sunuyoruz.