Drugs for cancer therapy belong to different categories of chemical substances. The cellular targets for the therapeutic efficacy are often not unambiguously identified. Here, we describe the process of ribosome biogenesis as a target of a large variety of chemotherapeutic drugs. We determined the inhibitory concentration of 36 chemotherapeutic drugs for transcription and processing of ribosomal RNA by in vivo labeling experiments. Inhibitory drug concentrations were correlated to the loss of nucleolar integrity. The synergism of drugs inhibiting ribosomal RNA synthesis at different levels was studied. Drugs inhibited ribosomal RNA synthesis either at the level of (i) rRNA transcription (e.g. oxaliplatin, doxorubicin, mitoxantrone, methotrexate), (ii) early rRNA processing (e.g. camptothecin, flavopiridol, roscovitine), or (iii) late rRNA processing (e.g. 5-fluorouracil, MG-132, homoharringtonine). Blockage of rRNA transcription or early rRNA processing steps caused nucleolar disintegration, whereas blockage of late rRNA processing steps left the nucleolus intact. Flavopiridol and 5-fluorouracil showed a strong synergism for inhibition of rRNA processing. We conclude that inhibition of ribosome biogenesis by chemotherapeutic drugs potentially may contribute to the efficacy of therapeutic regimens. Drugs for cancer therapy belong to different categories of chemical substances. The cellular targets for the therapeutic efficacy are often not unambiguously identified. Here, we describe the process of ribosome biogenesis as a target of a large variety of chemotherapeutic drugs. We determined the inhibitory concentration of 36 chemotherapeutic drugs for transcription and processing of ribosomal RNA by in vivo labeling experiments. Inhibitory drug concentrations were correlated to the loss of nucleolar integrity. The synergism of drugs inhibiting ribosomal RNA synthesis at different levels was studied. Drugs inhibited ribosomal RNA synthesis either at the level of (i) rRNA transcription (e.g. oxaliplatin, doxorubicin, mitoxantrone, methotrexate), (ii) early rRNA processing (e.g. camptothecin, flavopiridol, roscovitine), or (iii) late rRNA processing (e.g. 5-fluorouracil, MG-132, homoharringtonine). Blockage of rRNA transcription or early rRNA processing steps caused nucleolar disintegration, whereas blockage of late rRNA processing steps left the nucleolus intact. Flavopiridol and 5-fluorouracil showed a strong synergism for inhibition of rRNA processing. We conclude that inhibition of ribosome biogenesis by chemotherapeutic drugs potentially may contribute to the efficacy of therapeutic regimens.

Inhibitors of the ALK and EGF receptor tyrosine kinases provoke dramatic but short-lived responses in lung cancers harboring EML4-ALK translocations or activating mutations of EGFR, respectively. We used a large-scale RNAi screen to identify MED12, a component of the transcriptional MEDIATOR complex that is mutated in cancers, as a determinant of response to ALK and EGFR inhibitors. MED12 is in part cytoplasmic where it negatively regulates TGF-βR2 through physical interaction. MED12 suppression therefore results in activation of TGF-βR signaling, which is both necessary and sufficient for drug resistance. TGF-β signaling causes MEK/ERK activation, and consequently MED12 suppression also confers resistance to MEK and BRAF inhibitors in other cancers. MED12 loss induces an EMT-like phenotype, which is associated with chemotherapy resistance in colon cancer patients and to gefitinib in lung cancer. Inhibition of TGF-βR signaling restores drug responsiveness in MED12KD cells, suggesting a strategy to treat drug-resistant tumors that have lost MED12.

Despite the discovery of heterotrimeric αβγ G proteins ∼25 years ago, their selective perturbation by cell-permeable inhibitors remains a fundamental challenge. Here we report that the plant-derived depsipeptide FR900359 (FR) is ideally suited to this task. Using a multifaceted approach we systematically characterize FR as a selective inhibitor of Gq/11/14 over all other mammalian Gα isoforms and elaborate its molecular mechanism of action. We also use FR to investigate whether inhibition of Gq proteins is an effective post-receptor strategy to target oncogenic signalling, using melanoma as a model system. FR suppresses many of the hallmark features that are central to the malignancy of melanoma cells, thereby providing new opportunities for therapeutic intervention. Just as pertussis toxin is used extensively to probe and inhibit the signalling of Gi/o proteins, we anticipate that FR will at least be its equivalent for investigating the biological relevance of Gq.

Abstract Infiltration of human melanomas with cytotoxic immune cells correlates with spontaneous type I IFN activation and a favorable prognosis. Therapeutic blockade of immune-inhibitory receptors in patients with preexisting lymphocytic infiltrates prolongs survival, but new complementary strategies are needed to activate cellular antitumor immunity in immune cell–poor melanomas. Here, we show that primary melanomas in Hgf-Cdk4R24C mice, which imitate human immune cell–poor melanomas with a poor outcome, escape IFN-induced immune surveillance and editing. Peritumoral injections of immunostimulatory RNA initiated a cytotoxic inflammatory response in the tumor microenvironment and significantly impaired tumor growth. This critically required the coordinated induction of type I IFN responses by dendritic, myeloid, natural killer, and T cells. Importantly, antibody-mediated blockade of the IFN-induced immune-inhibitory interaction between PD-L1 and PD-1 receptors further prolonged the survival. These results highlight important interconnections between type I IFNs and immune-inhibitory receptors in melanoma pathogenesis, which serve as targets for combination immunotherapies. Significance: Using a genetically engineered mouse melanoma model, we demonstrate that targeted activation of the type I IFN system with immunostimulatory RNA in combination with blockade of immune-inhibitory receptors is a rational strategy to expose immune cell–poor tumors to cellular immune surveillance. Cancer Discov; 4(6); 674–87. ©2014 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 621

Abstract The chemokine CXCL12 promotes glioblastoma (GBM) recurrence after radiotherapy (RT) by facilitating vasculogenesis. Here we report outcomes of the dose-escalation part of GLORIA (NCT04121455), a phase I/II trial combining RT and the CXCL12-neutralizing aptamer olaptesed pegol (NOX-A12; 200/400/600 mg per week) in patients with incompletely resected, newly-diagnosed GBM lacking MGMT methylation. The primary endpoint was safety, secondary endpoints included maximum tolerable dose (MTD), recommended phase II dose (RP2D), NOX-A12 plasma levels, topography of recurrence, tumor vascularization, neurologic assessment in neuro-oncology (NANO), quality of life (QOL), median progression-free survival (PFS), 6-months PFS and overall survival (OS). Treatment was safe with no dose-limiting toxicities or treatment-related deaths. The MTD has not been reached and, thus, 600 mg per week of NOX-A12 was established as RP2D for the ongoing expansion part of the trial. With increasing NOX-A12 dose levels, a corresponding increase of NOX-A12 plasma levels was observed. Of ten patients enrolled, nine showed radiographic responses, four reached partial remission. All but one patient (90%) showed at best response reduced perfusion values in terms of relative cerebral blood volume (rCBV). The median PFS was 174 (range 58-260) days, 6-month PFS was 40.0% and the median OS 389 (144-562) days. In a post-hoc exploratory analysis of tumor tissue, higher frequency of CXCL12 + endothelial and glioma cells was significantly associated with longer PFS under NOX-A12. Our data imply safety of NOX-A12 and its efficacy signal warrants further investigation.

Abstract Mutations affecting the germline can result in infertility or the generation of germ cell tumors (GCT), highlighting the need to identify and characterize the genes controlling the complex molecular network orchestrating germ cell development. TRIM71 is a stem cell-specific factor essential for embryogenesis, and its expression has been reported in GCT and adult mouse testes. To investigate the role of TRIM71 in mammalian germ cell embryonic development, we generated a germline-specific conditional Trim71 knockout mouse (cKO) using the early primordial germ cell (PGC) marker Nanos3 as a Cre-recombinase driver. cKO mice are infertile, with male mice displaying a Sertoli cell-only (SCO) phenotype, which in humans is defined as a specific subtype of non-obstructive azoospermia characterized by the absence of developing germ cells in the testes’ seminiferous tubules. Infertility originates during embryogenesis, as the SCO phenotype was already apparent in neonatal mice. The in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells (ESCs) into PGC-like cells (PGCLCs) revealed reduced numbers of PGCLCs in Trim71 -deficient cells. Furthermore, in vitro growth competition assays with wild type and CRISPR/Cas9-generated TRIM71 mutant NCCIT cells, a human GCT-derived cell line which we used as a surrogate model for proliferating PGCs, showed that TRIM71 promotes NCCIT cell proliferation and survival. Our data collectively suggest that germ cell loss in cKO mice results from combined defects during the specification and maintenance of PGCs prior to their sex determination in the genital ridges. Last, via exome sequencing analysis, we identified several TRIM71 variants in a cohort of infertile men, including a loss-of-function variant in a patient with SCO phenotype. Our work reveals for the first time an association of TRIM71 variants with human male infertility, and uncovers further developmental roles for TRIM71 in the generation and maintenance of germ cells during mouse embryogenesis.