Abstract The ability of tumors to survive therapy reflects both cell-intrinsic and microenvironmental mechanisms. Across many cancers, including triple-negative breast cancer (TNBC), a high stroma/tumor ratio correlates with poor survival. In many contexts, this correlation can be explained by the direct reduction of therapy sensitivity by stroma-produced paracrine factors. We sought to explore whether this direct effect contributes to the link between stroma and poor responses to chemotherapies. Our in vitro studies with panels of TNBC cell line models and stromal isolates failed to detect a direct modulation of chemoresistance. At the same time, consistent with prior studies, we observed treatment-independent enhancement of tumor cell proliferation by fibroblast-produced secreted factors. Using spatial statistics analyses, we found that proximity to stroma is often associated with enhanced tumor cell proliferation in vivo . Based on these observations, we hypothesized an indirect link between stroma and chemoresistance, where stroma-augmented proliferation potentiates the recovery of residual tumors between chemotherapy cycles. To evaluate the feasibility of this hypothesis, we developed a spatial agent-based model of stroma impact on proliferation/death dynamics. The model was quantitatively parameterized using inferences from histological analyses and experimental studies. We found that the observed enhancement of tumor cell proliferation within stroma-proximal niches can enable tumors to avoid elimination over multiple chemotherapy cycles. Therefore, our study supports the existence of a novel, indirect mechanism of environment-mediated chemoresistance that might contribute to the negative correlation between stromal content and poor therapy outcomes.

There is an urgent need for reliable effective therapy for patients with metastatic sarcoma. Approaches that manipulate the immune system have shown promise for patients with advanced, widely disseminated malignancies. One of these approaches is adoptive cell therapy (ACT), where tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) are isolated from the tumor, expanded ex vivo, and then transferred back to the patient. This approach has shown great promise in melanoma, leading to an objective response in approximately half of treated patients [14]. Standard protocols involve characterization of TIL populations with respect to adaptive CD4+ and CD8+ T-lymphocytes, but neglect the possible role of the innate lymphoid repertoire. Due to toxicity and the high cost associated with ACT, the IFN-γ release assay is currently used as a proxy to identify suitable TIL isolates for ACT. Efforts in TIL-ACT for sarcoma, which are pre-clinical and pioneered at Moffitt Cancer Center, have shown that only a minority of the TIL cultures show tumor specific activity in ex vivo IFN-γ assays. Surprisingly, internal melanoma trial data reveal a lack of correlation between IFN-γ assay and clinical outcomes, highlighting the need for a more reliable proxy. We hypothesize the existence of a predictable TIL meta-phenotype that leads to optimal tumor response. Here, we describe preliminary efforts to integrate prospective and existing patient data with mathematical models to optimize the TIL meta-phenotype prior to re-injection.

DOI: 10.31081/1681-309X-2024-0-2-3-14 Specialty 161. U.D.C. 662.7:552.57 INFLUENCE OF ADDITIVES ON COKE QUALITY PARAMETERS © D.V. Miroshnychenko, Doctor of Technical Sciences, O.I. Zelenskii, Ph.D. in Technical Sciences (National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2, Kyrpychova str., Kharkiv, 61002, Ukraine), O.L. Borysenko, Ph.D. in Technical Sciences, V.V. Koval, Ph.D. in Technical Sciences (State Enterprise “Ukrainian State Research Institute for Carbochemistry (UKHIN)”, 7 Vesnina str., Kharkiv, 61023, Ukraine), E.L. Solovyov (NTU “KhPI”), S.V. Pyshyev, Doctor of Technical Sciences (Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine) The article is devoted to the study of the possibility of identifying the influence of various additives on the quality of laboratory coke, including the electrical resistance of its structure. Inorganic powders of silicon and silicon carbide (carborundum), as well as an organic additive of petroleum coke, were used as charge modifiers. It is shown that the use of inorganic powder additives will be especially relevant for coal charges with poor coking properties. The obtained results show that the introduction of non-sintering inorganic additives in the amount of 0.125 to 0.5 % by weight allows regulating the processes in the plastic state in order to increase the strength of coke. In particular, the addition of SiC leads to a significant increase in the hot strength index (CSR) and a decrease in the reactivity index (CRI). The improvement of these coke parameters using SiC additives was confirmed by the analysis of other physical and chemical properties of coke. The specific effect of such a modification on coke quality depends on the grade composition of the coal charge. The data presented in the article indicate an increase in the degree of orderliness of the coke structure and the appearance of a larger number of nanostructures when petroleum coke additive is introduced into coal blends in the amount of 5 % by weight. Such modification of the charge also leads to an increase in the yield of gross coke by 1.2-1.3 %; an increase in the total sulphur content in coke by 0.15-0.23 %; a decrease in the ash content of coke by 0.2-0.3 %; deterioration of mechanical strength (P25 – оby 0.1-0.6 %; I10 - by 0.1-0.2 %) and coke strength after reaction (CSR – by 0.6-1.0 %), coke reactivity (CRI – by 0.2-0.3 %), as well as structural strength (SS – by 0.3-0.4 %), abrasive hardness (AH – by 0.7-1.0 mg) and resistivity (ρ – by 0.002-0.007 Ohm×cm). Due to the positive impact of Svyato-Varvarinskaya coal on the quality of blast furnace coke, the quality of coke produced with a higher share of this coal in the charge is improving. On the other hand, when using a coal charge characterised by the lowest content of the aforementioned coal, the quality of the coke produced is rapidly decreasing. Keywords: coal charge, blast furnace coke, quality, modification, additives, petroleum coke, silicon carbide. Corresponding author O.L. Borysenko, e-mail: zd@ukhin.org.ua

Cancer-associated fibroblasts (CAFs) are associated with tumor progression and modulate drug sensitivity of cancer cells. However, the underlying mechanisms are often incompletely understood and crosstalk between tumor cells and CAFs involves soluble secreted as well as adhesion proteins. Interrogating a panel of non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines driven by EML4-ALK fusions, we observed substantial CAF-mediated drug resistance to clinical ALK tyrosine kinase inhibitors (TKIs). Array-based cytokine profiling of fibroblast-derived conditioned- media identified HGF-MET signaling as a major contributor to CAF-mediated paracrine resistance that can be overcome by MET TKIs. However, ‘Cell Type specific labeling using Amino acid Precursors’ (CTAP)-based expression and phosphoproteomics in direct coculture also highlighted a critical role for the fibronectin-integrin pathway. Flow cytometry analysis confirmed activation of integrin β1 (ITGB1) in lung cancer cells by CAF coculture. Treatment with pharmacological inhibitors, cancer cell-specific silencing or CRISPR-Cas9-mediated knockout of ITGB1 overcame adhesion protein-mediated resistance. Concurrent targeting of MET and integrin signaling effectively abrogated CAF-mediated resistance of EML4-ALK -driven NSCLC cells to ALK TKIs in vitro . Consistently, combination of the ALK TKI alectinib with the MET TKI capmatinib and/or the integrin inhibitor cilengitide was significantly more efficacious than single agent treatment in suppressing tumor growth using an in vivo EML4-ALK -dependent allograft mouse model of NSCLC. In summary, these findings emphasize the complexity of resistance-associated crosstalk between CAFs and cancer cells, which can involve multiple concurrent signaling pathways, and illustrate how comprehensive elucidation of paracrine and juxtacrine resistance mechanisms can inform on more effective therapeutic approaches.

Advances in molecular oncology research culminated in the development of targeted therapies that act on defined molecular targets either on tumor cells directly (such as inhibitors of oncogenic kinases), or indirectly by targeting the tumor microenvironment (such as anti-angiogenesis drugs). These therapies can induce strong clinical responses, when properly matched to patients. Unfortunately, most targeted therapies ultimately fail as tumors evolve resistance. Tumors consist not only of neoplastic cells, but also of stroma, whereby 'stroma' is the umbrella term for non-tumor cells and extracellular matrix (ECM) within the tumor microenvironment, possibly excluding immune cells. We know that tumor stroma is an important player in the development of resistance. We also know that stromal architecture is spatially complex, differs from patient to patient and changes with therapy. However, to this date we do not understand the link between spatial and temporal changes in stromal architecture and response of tumors to therapy, in space and time. In this project we sought to address this gap of knowledge using a combination of mathematical and statistical modeling, experimental in vivo studies, and analysis of clinical samples in therapies that target tumor cells directly (in lung and breast cancers) and indirectly (in kidney cancer). This knowledge will inform therapy choices and offer new angles for therapeutic interventions. Our main question is: how does spatial architecture of stroma impact the emergence or evolution of resistance to targeted therapies, and how can we use this knowledge clinically?

Initiation and progression of cancers reflects the underlying process of somatic evolution, which follows a Darwinian logic, i.e. , diversification of heritable phenotypes provides a substrate for natural selection, resulting in the outgrowth of the most fit subpopulations. Whereas somatic evolution can tap into multiple sources of diversification, it is assumed that it lacks access to (para)sexual recombination—one of the most powerful diversification mechanisms throughout all strata of life. Based on observations of spontaneous fusions involving cancer cells, reported genetic instability of polypoid cells, and precedence of fusion-mediated parasexual recombination in fungi, we interrogated whether cell fusions could serve as a source of parasexual recombination in cancer cell populations. Using differentially labelled tumor cells, we found evidence of low-frequency, spontaneous cell fusions in all of the tested breast cancer cell lines both in vitro and in vivo . While some hybrids remained polyploid, many displayed partial ploidy reduction, generating diverse progeny with heterogeneous combinations of parental alleles. Hybrid cells also displayed elevated levels of phenotypic plasticity, which may further amplify the impact of cell fusions on the diversification of phenotypic traits. Using mathematical modeling, we demonstrated that observed rates of spontaneous somatic cell fusions may allow populations of tumor cells to explore larger areas of the adaptive landscape, relative to strictly asexual populations, which may substantially accelerate a tumor’s ability to adapt to new selective pressures.