Cytotoxic chemotherapy is an effective treatment for invasive breast cancer. However, experimental studies in mice also suggest that chemotherapy has pro-metastatic effects. Primary tumours release extracellular vesicles (EVs), including exosomes, that can facilitate the seeding and growth of metastatic cancer cells in distant organs, but the effects of chemotherapy on tumour-derived EVs remain unclear. Here we show that two classes of cytotoxic drugs broadly employed in pre-operative (neoadjuvant) breast cancer therapy, taxanes and anthracyclines, elicit tumour-derived EVs with enhanced pro-metastatic capacity. Chemotherapy-elicited EVs are enriched in annexin A6 (ANXA6), a Ca2+-dependent protein that promotes NF-κB-dependent endothelial cell activation, Ccl2 induction and Ly6C+CCR2+ monocyte expansion in the pulmonary pre-metastatic niche to facilitate the establishment of lung metastasis. Genetic inactivation of Anxa6 in cancer cells or Ccr2 in host cells blunts the pro-metastatic effects of chemotherapy-elicited EVs. ANXA6 is detected, and potentially enriched, in the circulating EVs of breast cancer patients undergoing neoadjuvant chemotherapy. Keklikoglou et al. report that cytotoxic drugs induce tumour-derived extracellular vesicles that facilitate monocyte expansion through annexin A6 and thus lung metastasis in breast cancer.

Abstract Most deaths from cancer are explained by metastasis, and yet large-scale metastasis research has been impractical owing to the complexity of in vivo models. Here we introduce an in vivo barcoding strategy that is capable of determining the metastatic potential of human cancer cell lines in mouse xenografts at scale. We validated the robustness, scalability and reproducibility of the method and applied it to 500 cell lines 1,2 spanning 21 types of solid tumour. We created a first-generation metastasis map (MetMap) that reveals organ-specific patterns of metastasis, enabling these patterns to be associated with clinical and genomic features. We demonstrate the utility of MetMap by investigating the molecular basis of breast cancers capable of metastasizing to the brain—a principal cause of death in patients with this type of cancer. Breast cancers capable of metastasizing to the brain showed evidence of altered lipid metabolism. Perturbation of lipid metabolism in these cells curbed brain metastasis development, suggesting a therapeutic strategy to combat the disease and demonstrating the utility of MetMap as a resource to support metastasis research.

Abstract Glioblastoma (GBM) remains a highly aggressive and uniformly fatal primary tumor, which resists cytotoxic, targeted, antiangiogenic, and immune therapies, even when used in combination. Here we report that tumor endothelial cell dysfunction confers resistance to immunotherapy in preclinical GBM models. Anti-VEGF-therapy-induced vascular normalization is insufficient to fully restore the endothelial cell function. Strikingly, concomitant blockade of Ang2, VEGF, and PD1 reprograms dysfunctional endothelial cells to quasi-antigen presenting cells and upregulates receptors required for cytotoxic T lymphocyte entry into the tumor. Blocking VEGF, Ang2, and PD1 induces durable anti-tumor T cell responses. Upregulation of the transcription factor T-bet is both necessary and sufficient for generating resident memory T cells elicited by this combination therapy. In summary, our study reveals the role of Ang2 in resistance to PD1-blockade and provides a compelling rationale for clinical evaluation of blocking Ang2 along with VEGF and PD1 in GBM patients. Statement of Significance Our study is the first to demonstrate Ang2 as a resistance pathway for both αVEGF and αPD1 in GBM. Concomitant blockade of Ang2 reprograms endothelial cells to recruit, activate and retain CD8 T cells, overcomes resistance to αVEGF and αPD1, and imparts T cell memory formation via T-bet in GBM.

Patients with Schwannomatosis (SWN) overwhelmingly present with intractable, debilitating chronic pain. There are no effective therapies to treat SWN. The drivers of pain response and tumor progression in SWN are not clear. The pain is not proportionally linked to tumor size and is not always relieved by tumor resection, suggesting that mechanisms other than mechanical nerve compression exist to cause pain. SWN research is limited by the lack of clinically-relevant models. Here, we established novel patient-derived xenograft (PDX) models, dorsal root ganglia (DRG) imaging model, and combined with single-cell resolution intravital imaging and RNASeq, we discovered: i) schwannomas on the peripheral nerve cause macrophage influx into the DRG, via secreting HMGB1 to directly stimulate DRG neurons to express CCL2, the key macrophage chemokine, ii) once recruited, macrophages cause pain response via overproduction of IL-6, iii) IL-6 blockade in a therapeutic setting significantly reduces pain but has modest efficacy on tumor growth, iv) EGF signaling is a potential driver of schwannoma growth and escape mechanism from anti-IL6 treatment, and v) combined IL-6 and EGFR blockade simultaneously controlled pain and tumor growth in SWN models. Our findings prompted the initiation of phase II clinical trial ( NCT05684692 ) for pain relief in patients with SWN.