Spider silks are protein-based “biopolymer” filaments or threads secreted by specialized epithelial cells as concentrated soluble precursors of highly repetitive primary sequences. Spider dragline silk is a flexible, lightweight fiber of extraordinary strength and toughness comparable to that of synthetic high-performance fibers. We sought to “biomimic” the process of spider silk production by expressing in mammalian cells the dragline silk genes ( ADF-3 / MaSpII and MaSpI ) of two spider species. We produced soluble recombinant (rc)–dragline silk proteins with molecular masses of 60 to 140 kilodaltons. We demonstrated the wet spinning of silk monofilaments spun from a concentrated aqueous solution of soluble rc–spider silk protein (ADF-3; 60 kilodaltons) under modest shear and coagulation conditions. The spun fibers were water insoluble with a fine diameter (10 to 40 micrometers) and exhibited toughness and modulus values comparable to those of native dragline silks but with lower tenacity. Dope solutions with rc–silk protein concentrations >20% and postspinning draw were necessary to achieve improved mechanical properties of the spun fibers. Fiber properties correlated with finer fiber diameter and increased birefringence.

The efficacy of angiogenesis inhibitors in cancer is limited by resistance mechanisms that are poorly understood. Notably, instead of through the induction of angiogenesis, tumor vascularization can occur through the nonangiogenic mechanism of vessel co-option. Here we show that vessel co-option is associated with a poor response to the anti-angiogenic agent bevacizumab in patients with colorectal cancer liver metastases. Moreover, we find that vessel co-option is also prevalent in human breast cancer liver metastases, a setting in which results with anti-angiogenic therapy have been disappointing. In preclinical mechanistic studies, we found that cancer cell motility mediated by the actin-related protein 2/3 complex (Arp2/3) is required for vessel co-option in liver metastases in vivo and that, in this setting, combined inhibition of angiogenesis and vessel co-option is more effective than the inhibition of angiogenesis alone. Vessel co-option is therefore a clinically relevant mechanism of resistance to anti-angiogenic therapy and combined inhibition of angiogenesis and vessel co-option might be a warranted therapeutic strategy.

Liver metastases present with distinct histopathological growth patterns (HGPs), including the desmoplastic, pushing and replacement HGPs and two rarer HGPs. The HGPs are defined owing to the distinct interface between the cancer cells and the adjacent normal liver parenchyma that is present in each pattern and can be scored from standard haematoxylin-and-eosin-stained (H&E) tissue sections. The current study provides consensus guidelines for scoring these HGPs. Guidelines for defining the HGPs were established by a large international team. To assess the validity of these guidelines, 12 independent observers scored a set of 159 liver metastases and interobserver variability was measured. In an independent cohort of 374 patients with colorectal liver metastases (CRCLM), the impact of HGPs on overall survival after hepatectomy was determined. Good-to-excellent correlations (intraclass correlation coefficient >0.5) with the gold standard were obtained for the assessment of the replacement HGP and desmoplastic HGP. Overall survival was significantly superior in the desmoplastic HGP subgroup compared with the replacement or pushing HGP subgroup (P=0.006). The current guidelines allow for reproducible determination of liver metastasis HGPs. As HGPs impact overall survival after surgery for CRCLM, they may serve as a novel biomarker for individualised therapies.

Abstract Vessel co-option in colorectal cancer liver metastases (CRCLM) has been recognized as one of the mechanistic pathways that contribute to resistance against anti-angiogenic therapy. In vessel co-opted CRCLM lesions, the cancer cells are highly motile that move toward and along the pre-existing sinusoidal vessels and hijack them to gain access to nutrient. The movement of cancer cells is accompanied by replacement of the hepatocytes. However, the molecular mechanisms by which this replacement occurs are unclear yet. To examine the involvement of apoptosis in hepatocytes replacement by cancer cells in co-opted lesions, we conducted immunohistochemical staining for chemonaïve CRCLM specimens using pro-apoptotic markers antibody, such as cleaved caspase-3 and cleaved poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1). The results suggested overexpression of pro-apoptotic markers in liver parenchyma of co-opted lesions compared to angiogenic lesions, specifically the hepatocytes that are in close proximity to the cancer cells. Importantly, co-culturing hepatocytes with colorectal cancer cells induced overexpression of pro-apoptotic markers in the hepatocytes. Altogether, these results propose that cancer cells could exploit apoptosis to replace the hepatocytes and establish vessel co-option in CRCLM.

Abstract There are a number of methods for the isolation of extracellular vesicles (EV) which include the traditional ultracentrifugation to column-based kits available from different companies. Isolation of EVs from complex fluids, such as blood, has several challenges as the detection of low abundance molecules can easily be masked by more abundant proteins, when performing mass spectrometry. For this reason, several commercially available kits contain Thromboplastin D (TP-D) to promote clotting, thus removing clotting factors and abundant proteins resulting in increased detection of proteins. Our study demonstrates that plasma pretreated with Rabbit brain derived TP-D (the most common additive), generated a dynamic range of proteins compared to plasma alone, however, most of these proteins were contaminants introduced from the TP-D (99.1% purity). As an alternative, we tested recombinant TP and demonstrated that although it did not introduce any significant contaminants, we did not see any difference in the detection of proteins. Thus TP-D is not required, and any protein additives must be carefully screened.

Abstract Colorectal cancer liver metastatic (CRCLM) tumours present as two main histopathological growth patterns (HGPs) including desmoplastic HGP (DHGP) and replacement HGP (RHGP). The DHGP tumours obtain their blood supply by sprouting angiogenesis, whereas the RHGP tumours utilize an alternative vascularisation known as vessel co-option. In vessel co-option, the cancer cells hijack the mature sinusoidal vessels to obtain blood supply. Vessel co-option has been reported as an acquired mechanism of resistance to anti-angiogenic treatment in CRCLM. Herein, we showed that inhibiting proprotein convertase subtilisin-like kexin type 9 (PCSK9) via clinically approved PCSK9-neutralizing antibody (Evolocumab) can boost the response of vessel co-opting tumours to anti-angiogenic therapy. Mechanistically, we found that PCSK9 inhibition downregulates runt related transcription factor-1 (RUNX1) expression levels in CRCLM cancer cells in vivo, which its expression positively correlates with the development of vessel co-option. Collectively, these results suggest that inhibiting PCSK9 is a promising way to improve the efficacy of anti-angiogenic therapy against vessel co-opting tumours in CRCLM.

Abstract Hemophilia A gene therapy targets hepatocytes to express B domain deleted-(BDD) clotting factor VIII (FVIII) to permit viral encapsidation. Since BDD is prone to misfolding in the endoplasmic reticulum (ER) and ER protein misfolding in hepatocytes followed by high fat diet (HFD) can cause hepatocellular carcinoma (HCC), we studied how FVIII misfolding impacts HCC development using hepatocyte DNA delivery to express three proteins from the same parental vector: 1) well-folded cytosolic dihydrofolate reductase (DHFR); 2) BDD-FVIII, which is prone to misfolding in the ER; and 3) N6-FVIII which folds more efficiently than BDD-FVIII. One week after DNA delivery, when FVIII expression was undetectable, mice were fed HFD for 65 weeks. Remarkably, all mice that received BDD-FVIII vector developed liver tumors, whereas only 58% of mice that received N6 and no mice that received DHFR vector developed liver tumors, suggesting that the degree of protein misfolding in the ER increases predisposition to HCC in the context of a HFD and in the absence of viral transduction. Our findings raise concerns of ectopic BDD-FVIII expression in hepatocytes in the clinic, which poses risks independent of viral vector integration. Limited expression per hepatocyte and/or use of proteins that avoid misfolding may enhance safety. Graphical abstract

Circulating tumor cells (CTCs) are rare (few cells per milliliter of blood) and mostly isolated as single cell CTCs (scCTCs). CTC clusters (cCTCs), even rarer, are of growing interest, notably because of their higher metastatic potential, but very difficult to isolate. Here, we introduce gravity-based microfiltration (GμF) for facile isolation of cCTCs. We identify cluster break-up as a confounding cause, and achieve ~85% capture efficiency. GμF from orthotopic ovarian cancer mouse models and from 10 epithelial ovarian cancer (EOC) patients uncovered cCTCs in every case, with between 2-100+ cells. cCTCs represented between 5-30% of all CTC events, and 10-80% of captured CTCs were clustered; remarkably, in two patients, more CTCs were circulating as cCTCs than scCTCs. GμF uncovered the unexpected prevalence, frequency and sometimes large size of cCTCs in EOC patients with either metastatic and localized disease, and motivates additional studies to uncover their properties and role in disease progression.

Abstract Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) have two major histopathological growth patterns (HGPs) including angiogenic desmoplastic HGP (DHGP) and non-angiogenic replacement HGP (RHGP). The RHGP lesions obtain their blood supply through vessel co-option, where the cancer cells hijack the pre-existing blood vessels of the surrounding liver tissue. Consequently, anti-angiogenic therapies are less efficacious in CRCLM patients with RHGP lesions. Recently, we identified a positive correlation between the expression of Angiopoietin1 (Ang1) and the development of vessel co-opted CRCLM lesions in vivo. However, the mechanisms underlying Ang1 upregulation in vessel co-opting CRCLM lesions are unclear. Herein, we demonstrated that transforming growth factor β1 (TGFβ1) modulates the expression of Ang1 in hepatocytes in vitro. Significantly, pharmaceutical inhibition of integrin alpha-5/beta-1 (ITGα5β1) through ATN-161 impaired TGFβ1-dependent Ang1 expression in vitro and in vivo. Moreover, blocking ITGα5β1 attenuated the formation of vessel co-opting lesions. Furthermore, treatment with ATN-161 significantly improved survival in tumour-bearing mice. Taken together, our results suggest the molecular mechanism of Ang1 upregulation in vessel co-opting CRCLM and targeting this pathway may serve as promising therapeutic strategy to overcome the development of vessel co-option in CRCLM.