ABSTRACT In the course of immunohistochemical studies it has become apparent that there is a distinct phenotype of keratin expression that is shared by basal epithelial cells in a variety of different tissues. A basal cell can be defined as a cell in contact with a basal lamina but with no free luminal surface; this distinguishes it from a simple epithelial cell, which has a free luminal surface as well as basal lamina contact, and from stratifying suprabasal kératinocytes, which have neither basal lamina contact nor free luminal surface. All basal cells, whether they are in glandular ductal or secretory epithelia, or in stratified squamous epithelia, express the keratin pair K5 and K14. In this paper we describe monoclonal and polyclonal antibodies that are monospecific for both keratins 14 and 5 or are specific for denaturationsensitive epitopes unique to basal cells, including five new monoclonal antibodies: LL001 and LL002 (to keratin 14), 2.1.D7 (to keratins 5, 6 and 8), and LH6 and LH8 (conformation-specific basal cell markers). These antibodies have been used to monitor the distribution of the basal cell phenotype and to demonstrate the expression of keratins 5 and 14 in this cell type, in both stratified epithelia and mixed epithelial glands. The consistent association of this keratin pair with basal cells suggests a possible specific function for these keratin in reinforcing epithelia under physical stress, whilst expression of these keratins may conflict with the differentiated functions of most simple epithelial cells.

Cancer stem cells undergo epithelial-mesenchymal transition (EMT) to drive metastatic dissemination in experimental cancer models. However, tumour cells undergoing EMT have not been observed disseminating into the tissue surrounding human tumour specimens, leaving the relevance to human cancer uncertain. Here, we identify an EMT stem cell state that retains EpCAM and CD24 after undergoing EMT and exhibits enhanced plasticity. This afforded the opportunity to investigate whether retention of EpCAM and CD24 alongside upregulation of the EMT marker Vimentin can identify disseminating EMT stem cells in human oral cancer specimens. Examining disseminating tumour cells in the stromal region of 3500 imaging fields from 24 human oral cancer specimens, evenly divided into metastatic and non-metastatic specimens, we see a significant enrichment of EpCAM, CD24 and Vimentin co-stained cells in metastatic specimens. Through training an artificial neural network on the EpCAM, CD24 and Vimentin co-staining, we predict metastasis with high accuracy (F1 0.91; AUC 0.87). We have observed, for the first time, disseminating EMT stem cells in patient histological specimens and demonstrated their utility for predicting metastatic disease.

Abstract An important role for phenotype switching has been demonstrated in metastasis and therapeutic resistance of both melanoma and epithelial tumours. Phenotype switching in epithelial tumours is driven by a minority cancer stem cell sub-population with lineage plasticity, but such a sub-population has not been identified in melanoma. We investigated whether cell surface markers used to identify cancer stem cells in epithelial tumours could help to identify a cancer stem cell sub-population with lineage plasticity in melanoma. We identified a CD24+CD271+ minority sub-population in melanoma that possesses enhanced stem cell characteristics and lineage plasticity. We further found that that, unlike in epithelial tumours, more differentiated sub-populations in melanoma also possessed these attributes to a lesser extent. The CD24+CD271+ stem cell sub-population was observed in only 10% of human melanomas, mainly at the invasive front. The lack of this stem cell sub-population in the majority of human melanoma specimens led us to conclude that it may not be required for melanoma progression. This may be due to the observed diffuse nature of stem cell characteristics in melanoma. However, the enhanced self-renewal, lineage plasticity, invasive ability and drug resistance of the CD24+CD271+ sub-population may signal a contextual requirement for these stem cells when melanomas face challenging environments both in clinical melanoma and in experimental systems.