A novel paradigm in tumor biology suggests that cancer growth is driven by stem-like cells within a tumor. Here, we describe the identification and characterization of such cells from colon carcinomas using the stem cell marker CD133 that accounts around 2% of the cells in human colon cancer. The CD133+ cells grow in vitro as undifferentiated tumor spheroids, and they are both necessary and sufficient to initiate tumor growth in immunodeficient mice. Xenografts resemble the original human tumor maintaining the rare subpopulation of tumorigenic CD133+ cells. Further analysis revealed that the CD133+ cells produce and utilize IL-4 to protect themselves from apoptosis. Consistently, treatment with IL-4Rα antagonist or anti-IL-4 neutralizing antibody strongly enhances the antitumor efficacy of standard chemotherapeutic drugs through selective sensitization of CD133+ cells. Our data suggest that colon tumor growth is dictated by stem-like cells that are treatment resistant due to the autocrine production of IL-4.

Colon carcinoma is one of the leading causes of death from cancer and is characterized by a heterogenic pool of cells with distinct differentiation patterns. Recently, it was reported that a population of undifferentiated cells from a primary tumor, so-called cancer stem cells (CSC), can reconstitute the original tumor on xenotransplantation. Here, we show that spheroid cultures of these colon CSCs contain expression of CD133, CD166, CD44, CD29, CD24, Lgr5, and nuclear β-catenin, which have all been suggested to mark the (cancer) stem cell population. More importantly, by using these spheroid cultures or freshly isolated tumor cells from multiple colon carcinomas, we now provide compelling evidence to indicate that the capacity to propagate a tumor with all differentiated progeny resides in a single CSC. Single-cell-cloned CSCs can form an adenocarcinoma on xenotransplantation but do not generate the stroma within these tumors. Moreover, they can self-renew and are capable of multilineage differentiation. Further analysis indicated that the lineage decision is dictated by phosphoinositide 3-kinase (PI3K) signaling in CSCs. These data support the hypothesis that tumor hierarchy can be traced back to a single CSC that contains multilineage differentiation capacity, and provides clues to the regulation of differentiation in colon cancers in vivo .

Cancer stem cells drive tumor formation and metastasis, but how they acquire metastatic traits is not well understood. Here, we show that all colorectal cancer stem cells (CR-CSCs) express CD44v6, which is required for their migration and generation of metastatic tumors. CD44v6 expression is low in primary tumors but demarcated clonogenic CR-CSC populations. Cytokines hepatocyte growth factor (HGF), osteopontin (OPN), and stromal-derived factor 1α (SDF-1), secreted from tumor associated cells, increase CD44v6 expression in CR-CSCs by activating the Wnt/β-catenin pathway, which promotes migration and metastasis. CD44v6− progenitor cells do not give rise to metastatic lesions but, when treated with cytokines, acquire CD44v6 expression and metastatic capacity. Importantly, phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibition selectively killed CD44v6 CR-CSCs and reduced metastatic growth. In patient cohorts, low levels of CD44v6 predict increased probability of survival. Thus, the metastatic process in colorectal cancer is initiated by CSCs through the expression of CD44v6, which is both a functional biomarker and therapeutic target.

The mechanisms responsible for thyrocyte destruction in Hashimoto's thyroiditis (HT) are poorly understood. Thyrocytes from HT glands, but not from nonautoimmune thyroids, expressed Fas. Interleukin-1β (IL-1β), abundantly produced in HT glands, induced Fas expression in normal thyrocytes, and cross-linking of Fas resulted in massive thyrocyte apoptosis. The ligand for Fas (FasL) was shown to be constitutively expressed both in normal and HT thyrocytes and was able to kill Fas-sensitive targets. Exposure to IL-1β induced thyrocyte apoptosis, which was prevented by antibodies that block Fas, suggesting that IL-1β-induced Fas expression serves as a limiting factor for thyrocyte destruction. Thus, Fas-FasL interactions among HT thyrocytes may contribute to clinical hypothyroidism.

Cancer stem cells (CSC) are thought to represent the population of tumorigenic cells responsible for tumor development. The stem cell antigen CD133 identifies such a tumorigenic population in a subset of glioblastoma patients. We conducted a prospective study to explore the prognostic potential of CSC analysis in glioblastoma patients.We investigated the relationship between the in vitro growth potential of glioblastoma CSCs and patient death or disease progression in tumors of 44 consecutive glioblastoma patients treated with complete or partial tumorectomy followed by radiotherapy combined with temozolomide treatment. Moreover, we evaluated by immunohistochemistry and immunofluorescence the prognostic value of the relative presence of CD133+ and CD133+/Ki67+ cells in patient tumors.In vitro CSC generation and the presence of > or = 2% CD133+ cells in tumor lesions negatively correlated with overall (P = 0.0001 and 0.02, respectively) and progression-free (P = 0.0002 and 0.01, respectively) survival of patients. A very poor overall (P = 0.007) and progression-free (P = 0.001) survival was observed among patients whose tumors contained CD133+ cells expressing Ki67. Taking into account symptom duration, surgery type, age, O6-methylguanine-DNA methyltransferase promoter methylation, and p53 status, generation of CSCs and CD133/Ki67 coexpression emerged as highly significant independent prognostic factors, with an adjusted hazard ratio of 2.92 (95% confidence interval, 1.37-6.2; P = 0.005) and 4.48 (95% confidence interval, 1.68-11.9; P = 0.003), respectively.The analysis of CSCs may predict the survival of glioblastoma patients. In vitro CSC generation and presence of CD133+/Ki67+ cells are two considerable prognostic factors of disease progression and poor clinical outcome.

Abstract Despite an increasing gain of knowledge regarding small extracellular vesicle (sEV) composition and functions in cell-cell communication, the mechanism behind their biogenesis remains unclear. Here, we revealed for the first time that the sEV biogenesis and release into the microenvironment are tightly connected with another important organelle: Lipid Droplets (LD). We have observed this correlation using different human cancer cell lines as well as patient-derived colorectal cancer stem cells (CR-CSCs). Our results showed that the use of external stimuli such as radiation, pH, hypoxia, or lipid interfering drugs, known to affect the LD content, had a similar effect in terms of sEV secretion. Additional validations were brought using multiple omics data, at the mRNA and protein levels. Altogether, the possibility to fine-tune sEV biogenesis by targeting LDs, could have a massive impact on the amount, the cargos and the properties of those sEVs, paving the way for new clinical perspectives. Significance Statement