A screen identifies a drug that specifically kills glycolysis-dependent cancer cells by inhibiting glucose uptake.

Most current imaging systems developed for tomographic investigations of intact tissues using diffuse photons suffer from a limited number of sources and detectors. In this paper we describe the construction and evaluation of a large dataset, low noise tomographic system for fluorescence imaging in small animals. The system consists of a parallel plate-imaging chamber and a lens coupled CCD camera, which enables conventional planar imaging as well as fluorescence tomography. The planar imaging data are used to guide the acquisition of a Fluorescence Molecular Tomography (FMT) dataset containing more than measurements, and to superimpose anatomical features with tomographic results for improved visual representation. Experimental measurements exhibited good agreement with the diffusion theory models used to predict light propagation within the chamber. Tests of the instrument's capacity to quantitatively reconstruct fluorochrome distributions in three dimensions showed less than 5% errors between actual fluorochrome concentrations and FMT findings, and suggested a detection threshold of approximately 100 femptomoles for small localized objects. Experiments to assess the instrument's spatial resolution demonstrated the ability of the system to resolve objects placed at clear distances of less than 1 mm. This is a significant resolution increase over previously developed systems for animal imaging, and is primarily due to the large dataset employed and the use of inversion methods. Finally, the in vivo imaging capacity is showcased. It is expected that the large dataset collected can enable superior imaging of molecular probes in vivo and improve quantification of fluorescence signatures.

2′3′-Cyclic GMP-AMP (cGAMP) is an intracellular second messenger that is synthesized in response to cytosolic double-stranded DNA and activates the innate immune STING pathway. Our previous discovery of its extracellular hydrolase ENPP1 hinted at the existence of extracellular cGAMP. Here we detected that cGAMP is continuously exported but then efficiently cleared by ENPP1, explaining why it has previously escaped detection. By developing potent, specific and cell-impermeable ENPP1 inhibitors, we found that cancer cells continuously export cGAMP in culture at steady state and at higher levels when treated with ionizing radiation (IR). In mouse tumors, depletion of extracellular cGAMP decreased tumor-associated immune cell infiltration and abolished the curative effect of IR. Boosting extracellular cGAMP with ENPP1 inhibitors synergized with IR to delay tumor growth. In conclusion, extracellular cGAMP is an anticancer immunotransmitter that could be harnessed to treat cancers with low immunogenicity. Li and colleagues report that extracellular cGAMP produced by cancer cells acts as an immunotransmitter that, when combined with ionizing radiation, can reduce tumor volume.

Y box binding protein 1 (YB-1) is a multifunctional protein associated with tumor progression and the emergence of treatment resistance (TR). Here, we report an azopodophyllotoxin small molecule, SU056, that potently inhibits tumor growth and progression via YB-1 inhibition. This YB-1 inhibitor inhibits cell proliferation, resistance to apoptosis in ovarian cancer (OC) cells, and arrests in the G1 phase. Inhibitor treatment leads to enrichment of proteins associated with apoptosis and RNA degradation pathways while downregulating spliceosome pathway. In vivo, SU056 independently restrains OC progression and exerts a synergistic effect with paclitaxel to further reduce disease progression with no observable liver toxicity. Moreover, in vitro mechanistic studies showed delayed disease progression via inhibition of drug efflux and multidrug resistance 1, and significantly lower neurotoxicity as compared with etoposide. These data suggest that YB-1 inhibition may be an effective strategy to reduce OC progression, antagonize TR, and decrease patient mortality.

Abstract Peritoneal metastases are the leading cause of morbidity and mortality in ovarian cancer. Despite current surgery, chemotherapy and targeted therapies, the majority of patients diagnosed with advanced epithelial ovarian cancer develop recurrent disease and overall survival rates remain poor. It is known that ovarian cancer is a radiosensitive tumor. Historically, total abdominal irradiation (TAI) was used as an effective postsurgical adjuvant therapy in the management of chemotherapy sensitive and resistant ovarian cancer. However, TAI fell out of favor due to high toxicity, particularly of the gastrointestinal tract. We have developed a preclinical irradiation platform that allows for total abdominal ultrahigh dose rate FLASH irradiation. We demonstrate that TAI-FLASH reduces radiation-induced intestinal injury in both healthy and tumor-bearing mice compared to conventional dose rate (CONV) irradiation. Single high dose TAI-FLASH reduced mortality from gastrointestinal syndrome, spared gut function and epithelial integrity, and decreased cell death in crypt base columnar cells. Importantly, FLASH and CONV irradiation had similar efficacy in the reduction of ovarian cancer peritoneal metastases. These findings suggest that FLASH irradiation may be an effective strategy to enhance the therapeutic index of radiotherapy for the treatment of metastatic ovarian cancer in women.

Abstract Background Immune checkpoint inhibitors (ICIs) are successful in treating many cancers but may cause immune-related adverse events. ICI-mediated myocarditis has a high fatality rate of up to 40%, with severe cardiovascular consequences. Targeted therapies for ICI myocarditis are currently lacking. Methods We used a genetic mouse model of PD-1 deletion ( MRL/Pdcd1-/- ) along with a novel drug-treated ICI myocarditis mouse model to recapitulate the disease phenotype. We performed single-cell RNA-sequencing (scRNAseq), single-cell T-cell receptor sequencing (scTCR-seq), and cellular indexing of transcriptomes and epitopes (CITE-seq) on immune cells isolated from MRL and MRL/Pdcd1-/- mice at serial timepoints. We assessed the impact of macrophage deletion in MRL/Pdcd1-/- mice, then inhibited CXC chemokine receptor 3 (CXCR3) in ICI-treated mice to assess therapeutic effect on myocarditis phenotype. Furthermore, we delineated functional effects of CXCR3 blockade on T-cell and macrophage interactions in a transwell assay. We then correlated the results in human single-cell multi-omics data from blood and heart biopsy data from patients with ICI myocarditis. Results Single-cell multi-omics demonstrated expansion of CXCL9/10+CCR2+ macrophages and CXCR3hi CD8+ effector T-lymphocytes in the hearts of MRL/Pdcd1-/- mice correlating with onset of myocarditis development. Both depletion of CXCL9/10+CCR2+ macrophages and CXCR3 blockade respectively led to decreased CXCR3hiCD8+ T-cell infiltration into the heart and significantly improved survival. A transwell assay showed that selective blockade of CXCR3 and its ligand, CXCL10 decreased CD8+ T-cell migration towards macrophages, implicating this interaction in T-cell cardiotropism towards cardiac macrophages. Cardiac biopsies from patients with confirmed ICI myocarditis demonstrated infiltrating CXCR3+ lymphocytes and CXCL9+/CXCL10+ macrophages. Both mouse cardiac immune cells and patient peripheral blood immune cells revealed expanded TCRs correlating with CXCR3hi CD8+ T-cells in ICI myocarditis samples. Conclusions These findings bring forth the CXCR3-CXCL9/10 axis as an attractive therapeutic target for ICI myocarditis treatment, and more broadly, as a druggable pathway in cardiac inflammation.

Abstract Background While radiation therapy (RT) is an critical component of breast cancer therapy and is known to decrease overall local recurrence rates, recent studies have shown that normal tissue radiation damage may increase recurrence risk. Fibrosis is a well-known consequence of RT, but the specific sequence of molecular and mechanical changes induced by RT remains poorly understood. Purpose There is currently a need to understand the contribution of the irradiated tissue microenvironment to recurrence to improve cancer therapy outcomes. This study seeks to evaluate the use of quantitative ultrasound spectroscopy (QUS) for real time determination of the normal tissue characteristic radiation response and to correlate these results to molecular features in irradiated tissues. Methods Murine mammary fat pads (MFPs) were irradiated to 20 Gy, and QUS was used to analyze tissue physical properties pre-irradiation as well as at 1, 5, and 10 days post-irradiation. Tissues were processed for scanning electron microscopy imaging as well as histological and immunohistochemical staining to evaluate morphology and structure. Results Tissue morphological and structural changes were observed non-invasively following radiation using mid-band fit (MBF), spectral slope (SS), and spectral intercept (SI) measurements obtained from QUS. Statistically significant shifts in MBF and SI indicate structural tissue changes in real time, which matched histological observations. Radiation damage was indicated by increased adipose tissue density and extracellular matrix (ECM) deposition. Conclusions Our findings demonstrate the potential of using QUS to non-invasively evaluate normal tissue changes resulting from radiation damage. This supports further pre-clinical studies to determine how the tissue microenvironment and physical properties change in response to therapy, which may be important for improving treatment strategies.

2’3’-cyclic GMP-AMP (cGAMP) is characterized as an intracellular second messenger that is synthesized in response to cytosolic dsDNA and activates the innate immune STING pathway. Our previous discovery of its extracellular hydrolase ENPP1 hinted at the existence of extracellular cGAMP. Here, using mass spectrometry, we detected that cGAMP is continuously exported as a soluble factor by an engineered cell line but then efficiently cleared by ENPP1, explaining why it has escaped detection until now. By developing potent, specific, and cell impermeable ENPP1 inhibitors, we detected that cancer cells continuously export cGAMP in culture at steady state and at higher levels when treated with ionizing radiation (IR). In tumors, depletion of extracellular cGAMP using a neutralizing protein decreased tumor-associated immune cell infiltration in a tumor cGAS and host STING dependent manner. Depletion of extracellular cGAMP also abolished the curative effect of IR. Boosting extracellular cGAMP by ENPP1 inhibitors synergizes with IR to shrink tumors in mice. In conclusion, extracellular cGAMP is an anti-cancer immunotransmitter that could be stimulated and harnessed to treat less immunogenic cancers.

Abstract An immunosuppressive microenvironment causes poor tumour T-cell infiltration and is associated with reduced patient overall survival in colorectal cancer. How to improve treatment responses in these tumours is still a challenge. Using an integrated screening approach to identify cancer-specific vulnerabilities, we identify complement receptor C5aR1 as a druggable target which when inhibited improves radiotherapy even in tumours displaying immunosuppressive features and poor CD8+ T-cell infiltration. While C5aR1 is well-known for its role in the immune compartment, we find that C5aR1 is also robustly expressed on malignant epithelial cells, highlighting potential tumour-cell specific functions. C5aR1 targeting results in increased NF-κB-dependent apoptosis specifically in tumours and not normal tissues; indicating that in malignant cells, C5aR1 primarily regulates cell fate. Collectively, these data reveal that increased complement gene expression is part of the stress response mounted by irradiated tumours and that targeting C5aR1 can improve radiotherapy even in tumours displaying immunosuppressive features.