Despite aggressive local therapy, patients with locally advanced bladder cancer are at significant risk for metastases. We evaluated the ability of neoadjuvant chemotherapy to improve the outcome in patients with locally advanced bladder cancer who were treated with radical cystectomy.

Genome-wide association studies (GWAS) have reproducibly associated variants within introns of FTO with increased risk for obesity and type 2 diabetes (T2D). Although the molecular mechanisms linking these noncoding variants with obesity are not immediately obvious, subsequent studies in mice demonstrated that FTO expression levels influence body mass and composition phenotypes. However, no direct connection between the obesity-associated variants and FTO expression or function has been made. Here we show that the obesity-associated noncoding sequences within FTO are functionally connected, at megabase distances, with the homeobox gene IRX3. The obesity-associated FTO region directly interacts with the promoters of IRX3 as well as FTO in the human, mouse and zebrafish genomes. Furthermore, long-range enhancers within this region recapitulate aspects of IRX3 expression, suggesting that the obesity-associated interval belongs to the regulatory landscape of IRX3. Consistent with this, obesity-associated single nucleotide polymorphisms are associated with expression of IRX3, but not FTO, in human brains. A direct link between IRX3 expression and regulation of body mass and composition is demonstrated by a reduction in body weight of 25 to 30% in Irx3-deficient mice, primarily through the loss of fat mass and increase in basal metabolic rate with browning of white adipose tissue. Finally, hypothalamic expression of a dominant-negative form of Irx3 reproduces the metabolic phenotypes of Irx3-deficient mice. Our data suggest that IRX3 is a functional long-range target of obesity-associated variants within FTO and represents a novel determinant of body mass and composition.

We have explored the role of fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR-1) in early embryonic development using three experimental systems: genetically deficient mice, in vitro blastocyst culture, and FGFR-1-deficient embryonic stem cells. Using these systems, we demonstrate that FGFR-1 is required for proper embryonic cell proliferation and for the correct axial organization of early postimplantation embryos but not for mesoderm formation. FGFR-1-deficient embryos display severe growth retardation both in vitro and in vivo and die prior to or during gastrulation. Although these mutants can form nonaxial tissues, such as the allantois, amnion, and yolk sac mesoderm, they display defective patterning of the primitive streak and other axial structures, and frequently exhibit truncations or disorganization of posterior embryonic regions. Such abnormalities are unlikely to be caused by intrinsic blocks in mesodermal differentiation, as FGFR-1-deficient ES cell lines form teratomas consisting of many mesodermal cell types.

In epithelial tissues, the lineage relationship between normal progenitor cells and cell type(s) of origin for cancer has been poorly understood. Here we show that a known regulator of prostate epithelial differentiation, the homeobox gene Nkx3-1, marks a stem cell population that functions during prostate regeneration. Genetic lineage-marking demonstrates that rare luminal cells that express Nkx3-1 in the absence of testicular androgens (castration-resistant Nkx3-1-expressing cells, CARNs) are bipotential and can self-renew in vivo, and single-cell transplantation assays show that CARNs can reconstitute prostate ducts in renal grafts. Functional assays of Nkx3-1 mutant mice in serial prostate regeneration suggest that Nkx3-1 is required for stem cell maintenance. Furthermore, targeted deletion of the Pten tumour suppressor gene in CARNs results in rapid carcinoma formation after androgen-mediated regeneration. These observations indicate that CARNs represent a new luminal stem cell population that is an efficient target for oncogenic transformation in prostate cancer. A rare luminal stem cell population, termed CARN cells, has been identified in the mouse prostate. CARN cells give rise to both luminal and basal cells during prostate tissue regeneration induced by androgen depletion. As well as providing self-renewal potential, these cells act as a target for oncogenic transformation: deletion of the tumour suppressor gene Pten in CARN cells leads to tumour development in the regenerating prostate. The ability of these cells to survive in the absence of androgens raises the possibility that androgen-independent cancer can arise from this population and that CARN cells might provide a route to therapeutic targeting of cells conferring the malignant features of aggressive prostate cancer. A known regulator of prostate epithelial differentiation, Nkx3-1, is shown here to mark a stem cell population that functions during prostate regeneration. Furthermore, in mice in which the Pten tumour suppressor gene is deleted in a group of rare cells that express Nkx3-1 in the absence of testicular androgens, termed CARN cells, there is rapid carcinoma formation after andogen-mediated regeneration. These observations indicate that prostate cancer can originate in CARN cells.

In aging men, the prostate gland becomes hyperproliferative and displays a propensity toward carcinoma. Although this hyperproliferative process has been proposed to represent an inappropriate reactivation of an embryonic differentiation program, the regulatory genes responsible for normal prostate development and function are largely undefined. Here we show that the murine Nkx3.1 homeobox gene is the earliest known marker of prostate epithelium during embryogenesis and is subsequently expressed at all stages of prostate differentiation in vivo as well as in tissue recombinants. A null mutation for Nkx3.1 obtained by targeted gene disruption results in defects in prostate ductal morphogenesis and secretory protein production. Notably, Nkx3.1 mutant mice display prostatic epithelial hyperplasia and dysplasia that increases in severity with age. This epithelial hyperplasia and dysplasia also occurs in heterozygous mice, indicating haploinsufficiency for this phenotype. Because human NKX3.1 is known to map to a prostate cancer hot spot, we propose that NKX3.1 is a prostate-specific tumor suppressor gene and that loss of a single allele may predispose to prostate carcinogenesis. The Nkx3.1 mutant mice provide a unique animal model for examining the relationship between normal prostate differentiation and early stages of prostate carcinogenesis.

Summary

 Bladder cancer is the fifth most prevalent cancer in the U.S., yet is understudied, and few laboratory models exist that reflect the biology of the human disease. Here, we describe a biobank of patient-derived organoid lines that recapitulates the histopathological and molecular diversity of human bladder cancer. Organoid lines can be established efficiently from patient biopsies acquired before and after disease recurrence and are interconvertible with orthotopic xenografts. Notably, organoid lines often retain parental tumor heterogeneity and exhibit a spectrum of genomic changes that are consistent with tumor evolution in culture. Analyses of drug response using bladder tumor organoids show partial correlations with mutational profiles, as well as changes associated with treatment resistance, and specific responses can be validated using xenografts in vivo. Our studies indicate that patient-derived bladder tumor organoids represent a faithful model system for studying tumor evolution and treatment response in the context of precision cancer medicine.

Although prostate cancer (CaP) is the most frequently diagnosed malignant tumor and the second leading cause of cancer deaths in American men, the mechanisms explaining the development and progression of CaP remain largely unknown. Recent studies have shown that some aberrantly expressed microRNAs (miRNAs) are involved in tumorigenesis. Although aberrant expression of certain miRNAs has been discovered in CaP, their function in this disease has not yet been defined. In this study, we found differential expression of miR-125b in androgen-dependent and independent CaP cells, as well as in benign and malignant prostate tissues. Furthermore, androgen signaling was able to up-regulate the expression of miR-125b . In addition, transfection of synthetic miR-125b stimulated androgen-independent growth of CaP cells and down-regulated the expression of Bak1. Our results suggest that miR-125b acts as an oncogene, contributing to the pathogenesis of CaP.

Niemann-Pick C (NPC) disease is a fatal neurodegenerative disorder characterized by a lysosomal accumulation of cholesterol and other lipids within the cells of patients. Clinically identical forms of NPC disease are caused by defects in either of two different proteins: NPC1, a lysosomal-endosomal transmembrane protein and NPC2, a soluble lysosomal protein with cholesterol binding properties. Although it is clear that NPC1 and NPC2 are required for the egress of lipids from the lysosome, the precise roles of these proteins in this process is unknown. To gain insight into the normal function of NPC2 and to investigate its interactions, if any, with NPC1, we have generated a murine NPC2 hypomorph that expresses 0-4% residual protein in different tissues and have examined its phenotype in the presence and absence of NPC1. The phenotypes of NPC1 and NPC2 single mutants and an NPC1;NPC2 double mutant are similar or identical in terms of disease onset and progression, pathology, neuronal storage, and biochemistry of lipid accumulation. These findings provide genetic evidence that the NPC1 and NPC2 proteins function in concert to facilitate the intracellular transport of lipids from the lysosome to other cellular sites.