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.

Glioblastoma multiforme (GBM) possesses glioma stem cells (GSCs) that promote self-renewal, tumor propagation, and relapse. GBM has a poor prognosis, and currently, there are no curative options exist. Understanding the mechanisms of GSCs self-renewal can offer targeted therapeutic interventions. However, insufficient knowledge of the fundamental biology of GSCs is a significant bottleneck hindering these efforts. Here, we show that patient-derived GSCs recruit an elevated level of proteins that ensure the temporal cilium disassembly, leading to suppressed ciliogenesis. Depleting the cilia disassembly complex components at the ciliary base is sufficient to induce ciliogenesis in a subset of GSCs. Importantly, restoring ciliogenesis caused GSCs to behave like healthy NPCs switching from self-renewal to differentiation. Finally, using an organoid-based glioma invasion assay and brain xenografts in mice, we establish that ciliogenesis-induced differentiation can prevent the infiltration of GSCs into the brain. Our findings illustrate a crucial role for cilium as a molecular switch in determining GSCs’ fate and suggest that cilium induction is an attractive strategy to intervene in GSCs proliferation.

Abstract Glioblastoma multiforme (GBM) encompasses brain malignancies marked by phenotypic and transcriptional heterogeneity thought to render these tumors aggressive, resistant to therapy, and inevitably recurrent. However, little is known about how the spatial organization of GBM genomes underlies this heterogeneity and its effects. Here, we compiled a cohort of 28 patient-derived glioblastoma stem cell-like lines (GSCs) known to reflect the properties of their tumor-of-origin; six of these were primary-relapse tumor pairs from the same patient. We generated and analyzed kbp-resolution chromosome conformation capture (Hi-C) data from all GSCs to systematically map >3,100 standalone and complex structural variants (SVs) and the >6,300 neoloops arising as a result. By combining Hi-C, histone modification, and gene expression data with chromatin folding simulations, we explain how the pervasive, uneven, and idiosyncratic occurrence of neoloops sustains tumor-specific transcriptional programs via the formation of new enhancer-promoter contacts. We also show how even moderately recurrent neoloops can help us infer patient-specific vulnerabilities. Together, our data provide a resource for dissecting GBM biology and heterogeneity, as well as for informing therapeutic approaches.

Cancer stem cells (CSC) are essential for tumorigenesis. The transcription factor Sox2 is overexpressed in brain tumors. In gliomas, Sox2 is essential to maintain CSC. In mouse high-grade glioma pHGG, Sox2 deletion causes cell proliferation arrest and inability to reform tumors in vivo; 134 genes are significantly derepressed. To identify genes mediating the effects of Sox2 deletion, we overexpressed into pHGG cells nine among the most derepressed genes, and identified four genes, Cdkn2b, Ebf1, Zfp423 and Hey2, that strongly reduced cell proliferation in vitro and brain tumorigenesis in vivo. CRISPR/Cas9 mutagenesis, or pharmacological inactivation, of each of these genes, individually, showed that their activity is essential for the proliferation arrest caused by Sox2 deletion. These Sox2-inhibited antioncogenes also inhibited clonogenicity in primary human glioblastoma-derived cancer stem-like cell lines. These experiments identify critical anti-oncogenic factors whose inhibition by Sox2 is involved in CSC maintenance, defining new potential therapeutic targets for gliomas.