Breast cancer-initiating cells have been recently identified in breast carcinoma as CD44+/CD24(-/low) cells, which exclusively retain tumorigenic activity and display stem cell-like properties. However, at present, direct evidence that breast cancer-initiating cells can be propagated in vitro is still lacking. We report here the isolation and in vitro propagation of breast cancer-initiating cells from three breast cancer lesions and from an established breast carcinoma cell line. Our breast carcinoma-derived cultures encompassed undifferentiated cells capable of self-renewal, extensive proliferation as clonal nonadherent spherical clusters, and differentiation along different mammary epithelial lineages (ductal and myoepithelial). Interestingly, cultured cells were CD44+/CD24- and Cx43-, overexpressed neoangiogenic and cytoprotective factors, expressed the putative stem cell marker Oct-4, and gave rise to new tumors when as few as 10(3) cells were injected into the mammary fat pad of SCID mice. Long-term cultures of breast tumorigenic cells with stem/progenitor cell properties represent a suitable in vitro model to study breast cancer-initiating cells and to develop therapeutic strategies aimed at eradicating the tumorigenic subpopulation within breast cancer.

Abstract Significant improvement in the understanding of mesenchymal stem cell (MSC) biology has opened the way to their clinical use. However, concerns regarding the possibility that MSCs undergo malignant transformation have been raised. We investigated the susceptibility to transformation of human bone marrow (BM)–derived MSCs at different in vitro culture time points. MSCs were isolated from BM of 10 healthy donors and propagated in vitro until reaching either senescence or passage (P) 25. MSCs in the senescence phase were closely monitored for 8 to 12 weeks before interrupting the cultures. The genetic characterization of MSCs was investigated through array-comparative genomic hybridization (array-CGH), conventional karyotyping, and subtelomeric fluorescent in situ hybridization analysis both before and after prolonged culture. MSCs were tested for the expression of telomerase activity, human telomerase reverse transcriptase (hTERT) transcripts, and alternative lengthening of telomere (ALT) mechanism at different passages. A huge variability in terms of proliferative capacity and MSCs life span was noted between donors. In eight of 10 donors, MSCs displayed a progressive decrease in proliferative capacity until reaching senescence. In the remaining two MSC samples, the cultures were interrupted at P25 to pursue data analysis. Array-CGH and cytogenetic analyses showed that MSCs expanded in vitro did not show chromosomal abnormalities. Telomerase activity and hTERT transcripts were not expressed in any of the examined cultures and telomeres shortened during the culture period. ALT was not evidenced in the MSCs tested. BM-derived MSCs can be safely expanded in vitro and are not susceptible to malignant transformation, thus rendering these cells suitable for cell therapy approaches. [Cancer Res 2007;67(19):9142–9]

Abstract Limited information is available concerning the expression and role of microRNAs in prostate cancer. In this study, we investigated the involvement of miR-205 in prostate carcinogenesis. Significantly lower miR-205 expression levels were found in cancer than in normal prostate cell lines as well as in tumor compared with matched normal prostate tissues, with a particularly pronounced reduction in carcinomas from patients with local-regionally disseminated disease. Restoring the expression of miR-205 in prostate cancer cells resulted in cell rearrangements consistent with a mesenchymal-to-epithelial transition, such as up-regulation of E-cadherin and reduction of cell locomotion and invasion, and in the down-regulation of several oncogenes known to be involved in disease progression (i.e., interleukin 6, caveolin-1, EZH2). Our evidence suggests that these events are driven by the concurrent repression of specific predicted miR-205 targets, namely N-chimaerin, ErbB3, E2F1, E2F5, ZEB2, and protein kinase Cε. Strikingly, the latter seemed to play a direct role in regulating epithelial-to-mesenchymal transition. In fact, its down-regulation led to a cell phenotype largely reminiscent of that of cells ectopically expressing miR-205. Overall, we showed for the first time that miR-205 exerts a tumor-suppressive effect in human prostate by counteracting epithelial-to-mesenchymal transition and reducing cell migration/invasion, at least in part through the down-regulation of protein kinase Cε. [Cancer Res 2009;69(6):2287–95]

Abstract Background Cancer-associated fibroblasts (CAFs) play a significant role in fueling prostate cancer (PCa) progression by interacting with tumor cells. A previous gene expression analysis revealed that CAFs up-regulate genes coding for voltage-gated cation channels, as compared to normal prostate fibroblasts (NPFs). In this study, we explored the impact of antiarrhythmic drugs, known cation channel inhibitors, on the activated state of CAFs and their interaction with PCa cells. Methods The effect of antiarrhythmic treatment on CAF activated phenotype was assessed in terms of cell morphology and fibroblast activation markers. CAF contractility and migration were evaluated by 3D gel collagen contraction and scratch assays, respectively. The ability of antiarrhythmics to impair CAF-PCa cell interplay was investigated in CAF-PCa cell co-cultures by assessing tumor cell growth and expression of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) markers. The effect on in vivo tumor growth was assessed by subcutaneously injecting PCa cells in SCID mice and intratumorally administering the medium of antiarrhythmic-treated CAFs or in co-injection experiments, where antiarrhythmic-treated CAFs were co-injected with PCa cells. Results Activated fibroblasts show increased membrane conductance for potassium, sodium and calcium, consistently with the mRNA and protein content analysis. Antiarrhythmics modulate the expression of fibroblast activation markers. Although to a variable extent, these drugs also reduce CAF motility and hinder their ability to remodel the extracellular matrix, for example by reducing MMP-2 release. Furthermore, conditioned medium and co-culture experiments showed that antiarrhythmics can, at least in part, reverse the protumor effects exerted by CAFs on PCa cell growth and plasticity, both in androgen-sensitive and castration-resistant cell lines. Consistently, the transcriptome of antiarrhythmic-treated CAFs resembles that of tumor-suppressive NPFs. In vivo experiments confirmed that the conditioned medium or the direct coinjection of antiarrhythmic-treated CAFs reduced the tumor growth rate of PCa xenografts. Conclusions Collectively, such data suggest a new therapeutic strategy for PCa based on the repositioning of antiarrhythmic drugs with the aim of normalizing CAF phenotype and creating a less permissive tumor microenvironment.

Abstract Platinum-based chemotherapy remains widely used in advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) despite its ineffectiveness in long-term control of metastasis. Here, we uncover the interconnected pathways subtending cisplatin-induced metastasis promotion. We report that cisplatin treatment of tumor-free mice results in bone-marrow expansion of CCR2+CXCR4+Ly6C high inflammatory monocytes (IM) concomitantly with increased levels in the lungs of stromal SDF-1, the CXCR4 ligand. In experimental metastasis assays, cisplatin-induced IM favor tumor cells extravasation and expansion of CD133+CXCR4+ metastasis initiating cells (MICs), facilitating lung metastasis formation. At the primary tumor, cisplatin reduces tumor size but induces tumor release of SDF-1 triggering MICs expansion and recruitment of pro-invasive CXCR4+ macrophages. Co-recruitment of MICs and CCR2+CXCR4+ IM at SDF-1-enriched distant sites also promotes spontaneous metastasis. Combination treatment with a CXCR4 inhibitor prevents cisplatin-induced IM/MICs recruitment and interaction thus precluding metastasis overgrowth. Finally, we observe in NSCLC patients’ specimens that SDF-1 levels are higher in platinum-treated samples and correlate with worse outcome. Our findings suggest a possible novel combination therapy based on CXCR4 blockade to control metastatic disease, paradoxically promoted by cisplatin.

Abstract Essential epigenetic dependencies have become evident in many cancers. Based on functional antagonism between BAF/SWI/SNF and PRC2 in SMARCB1 -deficient sarcomas, we and colleagues recently completed the clinical trial of the EZH2 inhibitor tazemetostat, leading to its FDA approval. However, the principles of tumor response to epigenetic therapy in general, and tazemetostat in particular, remain unknown. Using functional genomics of patient tumors and diverse experimental models, we define molecular mechanisms of tazemetostat resistance in SMARCB1 -deficient sarcomas and rhabdoid tumors. We found distinct classes of acquired mutations that converge on the RB1/E2F axis and decouple EZH2-dependent differentiation and cell cycle control. This allows tumor cells to escape tazemetostat-induced G1 arrest despite EZH2 inhibition, and suggests a general mechanism for effective EZH2 therapy. Thus, we develop combination strategies to circumvent tazemetostat resistance using cell cycle bypass and synthetic lethal targeting, and provide prospective biomarkers for therapy stratification. This offers a paradigm for rational epigenetic combination therapy suitable for immediate translation to clinical trials for epithelioid sarcomas, rhabdoid tumors, and other epigenetically dysregulated cancers. Significance Genomic studies of patient tumors and cell lines identify mutations converging on a common pathway that is essential for response to EZH2 inhibition. Resistance mutations decouple drug-induced differentiation from cell cycle control. We identify complementary epigenetic combination strategies to overcome resistance and improve response, supporting their investigation in clinical trials.

Abstract Purpose: Novel combinations are required to overcome resistance to immune checkpoint inhibitors (ICIs) in proficient mismatch repair (pMMR) or microsatellite stable (MSS) metastatic colorectal cancer (mCRC). We aimed to determine whether vorbipiprant, a prostaglandin EP4 receptor antagonist, can convert immune-resistant mCRC into a tumor responsive to anti-PD-1 inhibition. Patients and Methods: This phase 1b/2a prospective, open-label, single-arm trial followed a 3 + 3 dose escalation and dose optimization design. A total of 28 patients with chemorefractory pMMR/MSS mCRC were given dose-escalated oral vorbipiprant (30, 90, or 180 mg twice daily), along with biweekly intravenous balstilimab (3 mg/kg), an anti-PD-1 antibody. The primary endpoints included safety and the disease control rate (DCR). Secondary endpoints were the objective response rate (ORR), duration of response, progression-free survival (PFS) and overall survival (OS). Results: No dose-limiting toxicities were observed. Out of the 28 patients, seven (25%) experienced serious adverse events, but only one was attributed to vorbipiprant and one to balstilimab. The trial achieved a DCR of 50% observed across the entire cohort. In the subgroup of patients with liver metastases (n = 12) DCR was 25%. The ORR was 11%, with three patients showing a partial response (median duration of response: 7.4 months). Median PFS was 2.6 months and median OS was 14.2 months. Translational exploratory analyses suggested that vorbipiprant may boost response to anti-PD-1 in patients with immunogenic tumors. Conclusions: The combination of vorbipiprant and a PD-1 inhibitor (balstilimab) yielded sufficient activity in refractory pMMR/MSS mCRC, worth of confirmation in future clinical trials in biomarker-enriched populations.

The search for factors beyond the radiotherapy dose that could identify patients more at risk of developing radio-induced toxicity is essential to establish personalised treatment protocols for improving the quality-of-life of survivors. To investigate the role of the intestinal microbiota in the development of radiotherapy-induced gastrointestinal toxicity, the MicroLearner observational cohort study characterised the intestinal microbiota of 136 (discovery) and 79 (validation) consecutive prostate cancer patients at baseline radiotherapy.

Epithelioid hemangioendothelioma (EHE) poses a therapeutic challenge due to limited efficacy of conventional chemotherapy in advanced cases, necessitating exploration of new treatment avenues and identification of novel aggressiveness biomarkers. This study aimed at i) utilizing an EHE patient-derived xenograft (PDX) model and its associated cell line to assess the efficacy of sirolimus and ii) analyzing two distinct patient cohorts to pinpoint circulating biomarkers of EHE aggressiveness.

Despite the potential of targeted epigenetic therapies, most cancers do not respond to current epigenetic drugs. The Polycomb repressive complex EZH2 inhibitor tazemetostat was recently approved for the treatment of SMARCB1-deficient epithelioid sarcomas, based on the functional antagonism between PRC2 and loss of SMARCB1. Through the analysis of tazemetostat-treated patient tumors, we recently defined key principles of their response and resistance to EZH2 epigenetic therapy. Here, using transcriptomic inference from SMARCB1-deficient tumor cells, we nominate the DNA damage repair kinase ATR as a target for rational combination EZH2 epigenetic therapy. We show that EZH2 inhibition promotes DNA damage in epithelioid and rhabdoid tumor cells, at least in part via its induction of the transposase-derived PGBD5. We leverage this collateral synthetic lethal dependency to target PGBD5-dependent DNA damage by inhibition of ATR but not CHK1 using elimusertib. Consequently, combined EZH2 and ATR inhibition improves therapeutic responses in diverse patient-derived epithelioid and rhabdoid tumors in vivo. This advances a combination epigenetic therapy based on EZH2-PGBD5 synthetic lethal dependency suitable for immediate translation to clinical trials for patients.