The Oct3/4 gene, a POU family transcription factor, has been noted as being specifically expressed in embryonic stem cells and in tumor cells but not in cells of differentiated tissues. With the ability to isolate adult human stem cells it became possible to test for the expression of Oct3/4 gene in adult stem cells and to test the stem cell theory of carcinogenesis. Using antibodies and PCR primers we tested human breast, liver, pancreas, kidney, mesenchyme and gastric stem cells, the cancer cell lines HeLa and MCF-7 and human, dog and rat tumors for Oct4 expression. The results indicate that adult human stem cells, immortalized non-tumorigenic cells and tumor cells and cell lines, but not differentiated cells, express Oct4. Oct4 is expressed in a few cells found in the basal layer of human skin epidermis. The data demonstrate that adult stem cells maintain expression of Oct4, consistent with the stem cell hypothesis of carcinogenesis.

Receptor-interacting protein kinase 1 (RIPK1) and RIPK3 trigger pro-inflammatory cell death termed "necroptosis." Studies with RIPK3-deficient mice or the RIPK1 inhibitor necrostatin-1 suggest that necroptosis exacerbates pathology in many disease models. We engineered mice expressing catalytically inactive RIPK3 D161N or RIPK1 D138N to determine the need for the active kinase in the whole animal. Unexpectedly, RIPK3 D161N promoted lethal RIPK1- and caspase-8-dependent apoptosis. In contrast, mice expressing RIPK1 D138N were viable and, like RIPK3-deficient mice, resistant to tumor necrosis factor (TNF)-induced hypothermia. Cells expressing RIPK1 D138N were resistant to TNF-induced necroptosis, whereas TNF-induced signaling pathways promoting gene transcription were unperturbed. Our data indicate that the kinase activity of RIPK3 is essential for necroptosis but also governs whether a cell activates caspase-8 and dies by apoptosis.

Currently, prognostic and therapeutic determinations for canine cutaneous mast cell tumors (MCTs) are primarily based on histologic grade. However, the use of different grading systems by veterinary pathologists and institutional modifications make the prognostic value of histologic grading highly questionable. To evaluate the consistency of microscopic grading among veterinary pathologists and the prognostic significance of the Patnaik grading system, 95 cutaneous MCTs from 95 dogs were graded in a blinded study by 28 veterinary pathologists from 16 institutions. Concordance among veterinary pathologists was 75% for the diagnosis of grade 3 MCTs and less than 64% for the diagnosis of grade 1 and 2 MCTs. To improve concordance among pathologists and to provide better prognostic significance, a 2-tier histologic grading system was devised. The diagnosis of high-grade MCTs is based on the presence of any one of the following criteria: at least 7 mitotic figures in 10 high-power fields (hpf); at least 3 multinucleated (3 or more nuclei) cells in 10 hpf; at least 3 bizarre nuclei in 10 hpf; karyomegaly (ie, nuclear diameters of at least 10% of neoplastic cells vary by at least two-fold). Fields with the highest mitotic activity or with the highest degree of anisokaryosis were selected to assess the different parameters. According to the novel grading system, high-grade MCTs were significantly associated with shorter time to metastasis or new tumor development, and with shorter survival time. The median survival time was less than 4 months for high-grade MCTs but more than 2 years for low-grade MCTs.

Plasma membrane rupture (PMR) is the final cataclysmic event in lytic cell death. PMR releases intracellular molecules known as damage-associated molecular patterns (DAMPs) that propagate the inflammatory response1-3. The underlying mechanism of PMR, however, is unknown. Here we show that the cell-surface NINJ1 protein4-8, which contains two transmembrane regions, has an essential role in the induction of PMR. A forward-genetic screen of randomly mutagenized mice linked NINJ1 to PMR. Ninj1-/- macrophages exhibited impaired PMR in response to diverse inducers of pyroptotic, necrotic and apoptotic cell death, and were unable to release numerous intracellular proteins including HMGB1 (a known DAMP) and LDH (a standard measure of PMR). Ninj1-/- macrophages died, but with a distinctive and persistent ballooned morphology, attributable to defective disintegration of bubble-like herniations. Ninj1-/- mice were more susceptible than wild-type mice to infection with Citrobacter rodentium, which suggests a role for PMR in anti-bacterial host defence. Mechanistically, NINJ1 used an evolutionarily conserved extracellular domain for oligomerization and subsequent PMR. The discovery of NINJ1 as a mediator of PMR overturns the long-held idea that cell death-related PMR is a passive event.

Necroptosis is a caspase-independent form of cell death that is triggered by activation of the receptor interacting serine/threonine kinase 3 (RIPK3) and phosphorylation of its pseudokinase substrate mixed lineage kinase-like (MLKL), which then translocates to membranes and promotes cell lysis. Activation of RIPK3 is regulated by the kinase RIPK1. Here we analyze the contribution of RIPK1, RIPK3, or MLKL to several mouse disease models. Loss of RIPK3 had no effect on lipopolysaccharide-induced sepsis, dextran sodium sulfate-induced colitis, cerulein-induced pancreatitis, hypoxia-induced cerebral edema, or the major cerebral artery occlusion stroke model. However, kidney ischemia–reperfusion injury, myocardial infarction, and systemic inflammation associated with A20 deficiency or high-dose tumor necrosis factor (TNF) were ameliorated by RIPK3 deficiency. Catalytically inactive RIPK1 was also beneficial in the kidney ischemia–reperfusion injury model, the high-dose TNF model, and in A20−/− mice. Interestingly, MLKL deficiency offered less protection in the kidney ischemia–reperfusion injury model and no benefit in A20−/− mice, consistent with necroptosis-independent functions for RIPK1 and RIPK3. Combined loss of RIPK3 (or MLKL) and caspase-8 largely prevented the cytokine storm, hypothermia, and morbidity induced by TNF, suggesting that the triggering event in this model is a combination of apoptosis and necroptosis. Tissue-specific RIPK3 deletion identified intestinal epithelial cells as the major target organ. Together these data emphasize that MLKL deficiency rather than RIPK1 inactivation or RIPK3 deficiency must be examined to implicate a role for necroptosis in disease.

Breast cancer that recurs as metastatic disease many years after primary tumor resection and adjuvant therapy seems to arise from tumor cells that disseminated early in the course of disease but did not develop into clinically apparent lesions. These long-term surviving, disseminated tumor cells maintain a state of dormancy, but may be triggered to proliferate through largely unknown factors. We now show that the induction of fibrosis, associated with deposition of type I collagen (Col-I) in the in vivo metastatic microenvironment, induces dormant D2.0R cells to form proliferative metastatic lesions through beta1-integrin signaling. In vitro studies using a three-dimensional culture system modeling dormancy showed that Col-I induces quiescent D2.0R cells to proliferate through beta1-integrin activation of SRC and focal adhesion kinase, leading to extracellular signal-regulated kinase (ERK)-dependent myosin light chain phosphorylation by myosin light chain kinase and actin stress fiber formation. Blocking beta1-integrin, Src, ERK, or myosin light chain kinase by short hairpin RNA or pharmacologic approaches inhibited Col-I-induced activation of this signaling cascade, cytoskeletal reorganization, and proliferation. These findings show that fibrosis with Col-I enrichment at the metastatic site may be a critical determinant of cytoskeletal reorganization in dormant tumor cells, leading to their transition from dormancy to metastatic growth. Thus, inhibiting Col-I production, its interaction with beta1-integrin, and downstream signaling of beta1-integrin may be important strategies for preventing or treating recurrent metastatic disease.

Abstract Plasma membrane rupture (PMR) in dying cells undergoing pyroptosis or apoptosis requires the cell-surface protein NINJ1 1 . PMR releases pro-inflammatory cytoplasmic molecules, collectively called damage-associated molecular patterns (DAMPs), that activate immune cells. Therefore, inhibiting NINJ1 and PMR may limit the inflammation that is associated with excessive cell death. Here we describe an anti-NINJ1 monoclonal antibody that specifically targets mouse NINJ1 and blocks oligomerization of NINJ1, preventing PMR. Electron microscopy studies showed that this antibody prevents NINJ1 from forming oligomeric filaments. In mice, inhibition of NINJ1 or Ninj1 deficiency ameliorated hepatocellular PMR induced with TNF plus d -galactosamine, concanavalin A, Jo2 anti-Fas agonist antibody or ischaemia–reperfusion injury. Accordingly, serum levels of lactate dehydrogenase, the liver enzymes alanine aminotransaminase and aspartate aminotransferase, and the DAMPs interleukin 18 and HMGB1 were reduced. Moreover, in the liver ischaemia–reperfusion injury model, there was an attendant reduction in neutrophil infiltration. These data indicate that NINJ1 mediates PMR and inflammation in diseases driven by aberrant hepatocellular death.

ABSTRACT Peg10 (paternally expressed gene 10) is an imprinted gene that is essential for placental development. It is thought to derive from a Ty3-gyspy LTR (long terminal repeat) retrotransposon and retains Gag and Pol-like domains. Here we show that the Gag domain of PEG10 can promote vesicle budding similar to the HIV p24 Gag protein. Expressed in a subset of mouse endocrine organs in addition to the placenta, PEG10 was identified as a substrate of the deubiquitinating enzyme USP9X. Consistent with PEG10 having a critical role in placental development, PEG10-deficient trophoblast stem cells (TSCs) exhibited impaired differentiation into placental lineages. PEG10 expressed in wild-type, differentiating TSCs was bound to many cellular RNAs including Hbegf (Heparin-binding EGF-like growth factor), which is known to play an important role in placentation. Expression of Hbegf was reduced in PEG10-deficient TSCs suggesting that PEG10 might bind to and stabilize RNAs that are critical for normal placental development.