Some breast cancers have been shown to contain a small fraction of cells characterized by CD44 + /CD24 −/low cell-surface antigen profile that have high tumor-initiating potential. In addition, breast cancer cells propagated in vitro as mammospheres (MSs) have also been shown to be enriched for cells capable of self-renewal. In this study, we have defined a gene expression signature common to both CD44 + /CD24 −/low and MS-forming cells. To examine its clinical significance, we determined whether tumor cells surviving after conventional treatments were enriched for cells bearing this CD44 + /CD24 −/low -MS signature. The CD44 + /CD24 −/low -MS signature was found mainly in human breast tumors of the recently identified “claudin-low” molecular subtype, which is characterized by expression of many epithelial-mesenchymal-transition (EMT)-associated genes. Both CD44 + /CD24 −/low -MS and claudin-low signatures were more pronounced in tumor tissue remaining after either endocrine therapy (letrozole) or chemotherapy (docetaxel), consistent with the selective survival of tumor-initiating cells posttreatment. We confirmed an increased expression of mesenchymal markers, including vimentin ( VIM ) in cytokeratin-positive epithelial cells metalloproteinase 2 ( MMP 2), in two separate sets of postletrozole vs. pretreatment specimens. Taken together, these data provide supporting evidence that the residual breast tumor cell populations surviving after conventional treatment may be enriched for subpopulations of cells with both tumor-initiating and mesenchymal features. Targeting proteins involved in EMT may provide a therapeutic strategy for eliminating surviving cells to prevent recurrence and improve long-term survival in breast cancer patients.

Abstract Purpose: Genomic profiling studies suggest that triple-negative breast cancer (TNBC) is a heterogeneous disease. In this study, we sought to define TNBC subtypes and identify subtype-specific markers and targets. Experimental Design: RNA and DNA profiling analyses were conducted on 198 TNBC tumors [estrogen receptor (ER) negativity defined as Allred scale value ≤ 2] with >50% cellularity (discovery set: n = 84; validation set: n = 114) collected at Baylor College of Medicine (Houston, TX). An external dataset of seven publically accessible TNBC studies was used to confirm results. DNA copy number, disease-free survival (DFS), and disease-specific survival (DSS) were analyzed independently using these datasets. Results: We identified and confirmed four distinct TNBC subtypes: (i) luminal androgen receptor (AR; LAR), (ii) mesenchymal (MES), (iii) basal-like immunosuppressed (BLIS), and (iv) basal-like immune-activated (BLIA). Of these, prognosis is worst for BLIS tumors and best for BLIA tumors for both DFS (log-rank test: P = 0.042 and 0.041, respectively) and DSS (log-rank test: P = 0.039 and 0.029, respectively). DNA copy number analysis produced two major groups (LAR and MES/BLIS/BLIA) and suggested that gene amplification drives gene expression in some cases [FGFR2 (BLIS)]. Putative subtype-specific targets were identified: (i) LAR: androgen receptor and the cell surface mucin MUC1, (ii) MES: growth factor receptors [platelet-derived growth factor (PDGF) receptor A; c-Kit], (iii) BLIS: an immunosuppressing molecule (VTCN1), and (iv) BLIA: Stat signal transduction molecules and cytokines. Conclusion: There are four stable TNBC subtypes characterized by the expression of distinct molecular profiles that have distinct prognoses. These studies identify novel subtype-specific targets that can be targeted in the future for the effective treatment of TNBCs. Clin Cancer Res; 21(7); 1688–98. ©2014 AACR. See related commentary by Vidula and Rugo, p. 1511

Background Systemic chemotherapy for operable breast cancer substantially decreases the risk of death. Patients often have de novo resistance or incomplete response to docetaxel, one of the most active agents in this disease. We postulated that gene expression profiles of the primary breast cancer can predict the response to docetaxel. Methods We took core biopsy samples from primary breast tumours in 24 patients before treatment and then assessed tumour response to neoadjuvant docetaxel (four cycles, 100 mg/m 2 The Early Breast Cancer Trialists' Collaborative Group.Systemic treatment of early breast cancer by hormonal, cytotoxic, or immune therapy: 133 randomised trials involving 31 000 recurrences and 24 000 deaths among 75 000 women. Lancet. 1992; 339: 71-85 PubMed Google Scholar daily for 3 weeks) by cDNA analysis of RNA extracted from biopsy samples using HgU95-Av2 GeneChip. Findings From the core biopsy samples, we extracted sufficient total RNA (3-6 μg) for cDNA array analysis using HgU95-Av2 GeneChip. Differential patterns of expression of 92 genes correlated with docetaxel response (p=0·001). Sensitive tumours had higher expression of genes involved in cell cycle, cytoskeleton, adhesion, protein transport, protein modification, transcription, and stress or apoptosis; whereas resistant tumours showed increased expression of some transcriptional and signal transduction genes. In leave-one-out cross-validation analysis, ten of 11 sensitive tumours (90% specificity) and 11 of 13 resistant tumours (85% sensitivity) were correctly classified, with an accuracy of 88%. This 92-gene predictor had positive and negative predictive values of 92% and 83%, respectively. Correlation between RNA expression measured by the arrays and semiquantitative RT-PCR was also ascertained, and our results were validated in an independent set of six patients. Interpretation If validated, these molecular profiles could allow development of a clinical test for docetaxel sensitivity, thus reducing unnecessary treatment for women with breast cancer.

Background: AIB1 (SRC-3) is an estrogen receptor (ER) coactivator that, when overexpressed in cultured cells, can reduce the antagonist activity of tamoxifen-bound ERs. Signaling through the HER-2 receptor pathway activates AIB1 by phosphorylation. To determine whether high AIB1 expression alone or together with HER-2 reduces the effectiveness of tamoxifen in breast cancer patients, we quantified expression of AIB1 and HER-2 in tumors from breast cancer patients with long-term clinical follow-up who received either no adjuvant therapy or adjuvant tamoxifen therapy after breast cancer surgery. Methods: AIB1 and HER-2 protein levels in tumors from 316 breast cancer patients were determined using western blot analysis. Molecular variables (e.g., expression of AIB1, ER, progesterone receptor, p53, Bcl-2), tumor characteristics, and patient outcome were assessed using Spearman rank correlation. Disease-free survival (DFS) curves were derived from Kaplan–Meier estimates, and the curves were compared by log-rank tests. The effect of AIB1 on DFS adjusted for other prognostic factors was assessed by multivariable analysis using the Cox proportional hazards model. All statistical tests were two-sided. Results: High AIB1 expression in patients not receiving adjuvant tamoxifen therapy was associated with better prognosis and longer DFS (P = .018, log-rank test). In contrast, for patients who did receive tamoxifen therapy, high AIB1 expression was associated with worse DFS (P = .049, log-rank test), which is indicative of tamoxifen resistance. The test for interaction between AIB1 expression and tamoxifen therapy was statistically significant (P = .004). When expression of AIB1 and HER-2 were considered together, patients whose tumors expressed high levels of both AIB1 and HER-2 had worse outcomes with tamoxifen therapy than all other patients combined (P = .002, log-rank test). Conclusions: The antitumor activity of tamoxifen in patients with breast cancer may be determined, in part, by tumor levels of AIB1 and HER-2. Thus, AIB1 may be an important diagnostic and therapeutic target.

Several lines of evidence indicate that the nuclear receptor corepressor (N-CoR) complex imposes ligand dependence on transcriptional activation by the retinoic acid receptor and mediates the inhibitory effects of estrogen receptor antagonists, such as tamoxifen, suppressing a constitutive N-terminal, Creb-binding protein/coactivator complex-dependent activation domain. Functional interactions between specific receptors and N-CoR or SMRT corepressor complexes are regulated, positively or negatively, by diverse signal transduction pathways. Decreased levels of N-CoR correlate with the acquisition of tamoxifen resistance in a mouse model system for human breast cancer. Our data suggest that N-CoR- and SMRT-containing complexes act as rate-limiting components in the actions of specific nuclear receptors, and that their actions are regulated by multiple signal transduction pathways.

PURPOSE: To compare genetic test results for deleterious mutations of BRCA1 and BRCA2 with estimated probabilities of carrying such mutations; to assess sensitivity of genetic testing; and to assess the relevance of other susceptibility genes in familial breast and ovarian cancer. PATIENTS AND METHODS: Data analyzed were from six high-risk genetic counseling clinics and concern individuals from families for which at least one member was tested for mutations at BRCA1 and BRCA2. Predictions of genetic predisposition to breast and ovarian cancer for 301 individuals were made using BRCAPRO, a statistical model and software using Mendelian genetics and Bayesian updating. Model predictions were compared with the results of genetic testing. RESULTS: Among the test individuals, 126 were Ashkenazi Jewish, three were male subjects, 243 had breast cancer, 49 had ovarian cancer, 34 were unaffected, and 139 tested positive for BRCA1 mutations and 29 for BRCA2 mutations. BRCAPRO performed well: for the 150 probands with the smallest BRCAPRO carrier probabilities (average, 29.0%), the proportion testing positive was 32.7%; for the 151 probands with the largest carrier probabilities (average, 95.2%), 78.8% tested positive. Genetic testing sensitivity was estimated to be at least 85%, with false-negatives including mutations of susceptibility genes heretofore unknown. CONCLUSION: BRCAPRO is an accurate counseling tool for determining the probability of carrying mutations of BRCA1 and BRCA2. Genetic testing for BRCA1 and BRCA2 is highly sensitive, missing an estimated 15% of mutations. In the populations studied, breast cancer susceptibility genes other than BRCA1 and BRCA2 either do not exist, are rare, or are associated with low disease penetrance.

Importance

 Whole-exome sequencing (WES) has the potential to reveal tumor and germline mutations of clinical relevance, but the diagnostic yield for pediatric patients with solid tumors is unknown. 

Objective

 To characterize the diagnostic yield of combined tumor and germline WES for children with solid tumors. 

Design

 Unselected children with newly diagnosed and previously untreated central nervous system (CNS) and non-CNS solid tumors were prospectively enrolled in the BASIC3 study at a large academic children’s hospital during a 23-month period from August 2012 through June 2014. Blood and tumor samples underwent WES in a certified clinical laboratory with genetic results categorized on the basis of perceived clinical relevance and entered in the electronic health record. 

Main Outcomes and Measures

 Clinical categorization of somatic mutations; frequencies of deleterious germline mutations related to patient phenotype and incidental medically-actionable mutations. 

Results

 Of the first 150 participants (80 boys and 70 girls, mean age, 7.4 years), tumor samples adequate for WES were available from 121 patients (81%). Somatic mutations of established clinical utility (category I) were reported in 4 (3%) of 121 patients, with mutations of potential utility (category II) detected in an additional 29 (24%) of 121 patients.CTNNB1was the gene most frequently mutated, with recurrent mutations inKIT,TSC2, and MAPK pathway genes (BRAF,KRAS, andNRAS) also identified. Mutations in consensus cancer genes (category III) were found in an additional 24 (20%) of 121 tumors. Fewer than half of somatic mutations identified were in genes known to be recurrently mutated in the tumor type tested. Diagnostic germline findings related to patient phenotype were discovered in 15 (10%) of 150 cases: 13 pathogenic or likely pathogenic dominant mutations in adult and pediatric cancer susceptibility genes (including 2 each inTP53,VHL, andBRCA1), 1 recessive liver disorder with hepatocellular carcinoma (TJP2), and 1 renal diagnosis (CLCN5). Incidental findings were reported in 8 (5%) of 150 patients. Most patients harbored germline uncertain variants in cancer genes (98%), pharmacogenetic variants (89%), and recessive carrier mutations (85%). 

Conclusions and Relevance

 Tumor and germline WES revealed mutations in a broad spectrum of genes previously implicated in both adult and pediatric cancers. Combined reporting of tumor and germline WES identified diagnostic and/or potentially actionable findings in nearly 40% of newly diagnosed pediatric patients with solid tumors.

Abstract Breast cancer research is hampered by difficulties in obtaining and studying primary human breast tissue, and by the lack of in vivo preclinical models that reflect patient tumor biology accurately. To overcome these limitations, we propagated a cohort of human breast tumors grown in the epithelium-free mammary fat pad of severe combined immunodeficient (SCID)/Beige and nonobese diabetic (NOD)/SCID/IL-2γ-receptor null (NSG) mice under a series of transplant conditions. Both models yielded stably transplantable xenografts at comparably high rates (∼21% and ∼19%, respectively). Of the conditions tested, xenograft take rate was highest in the presence of a low-dose estradiol pellet. Overall, 32 stably transplantable xenograft lines were established, representing 25 unique patients. Most tumors yielding xenografts were “triple-negative” [estrogen receptor (ER)−progesterone receptor (PR)−HER2+; n = 19]. However, we established lines from 3 ER−PR−HER2+ tumors, one ER+PR−HER2−, one ER+PR+HER2−, and one “triple-positive” (ER+PR+HER2+) tumor. Serially passaged xenografts show biologic consistency with the tumor of origin, are phenotypically stable across multiple transplant generations at the histologic, transcriptomic, proteomic, and genomic levels, and show comparable treatment responses as those observed clinically. Xenografts representing 12 patients, including 2 ER+ lines, showed metastasis to the mouse lung. These models thus serve as a renewable, quality-controlled tissue resource for preclinical studies investigating treatment response and metastasis. Cancer Res; 73(15); 4885–97. ©2013 AACR.

Taking the Myc Despite nearly 30 years of research into the mechanisms by which Myc oncogene dysregulation contributes to tumorigenesis, there are still no effective therapies that inhibit Myc activity. Kessler et al. (p. 348 , published online 8 December; see the Perspective by Evan ) searched for gene products that support Myc-driven tumorigenesis. One pharmacologically tractable target that emerged from the screen was the SUMO-activating enzyme complex SAE1/2, which catalyzes a posttranslational modification (SUMOylation) that alters protein behavior and function. SUMOylation was found to control the Myc transcriptional response, and its inhibition caused mitotic defects and apoptosis in Myc-dependent breast cancer cells.

Abstract Triple-negative breast cancers (TNBC) are aggressive with no effective targeted therapies. A combined database analysis identified 32 inflammation-related genes differentially expressed in TNBCs and 10 proved critical for anchorage-independent growth. In TNBC cells, an LPA-LPAR2-EZH2 NF-κB signaling cascade was essential for expression of interleukin (IL)-6, IL-8, and CXCL1. Concurrent inhibition of IL-6 and IL-8 expression dramatically inhibited colony formation and cell survival in vitro and stanched tumor engraftment and growth in vivo. A Cox multivariable analysis of patient specimens revealed that IL-6 and IL-8 expression predicted patient survival times. Together these findings offer a rationale for dual inhibition of IL-6/IL-8 signaling as a therapeutic strategy to improve outcomes for patients with TNBCs. Cancer Res; 73(11); 3470–80. ©2013 AACR.