Vascular endothelial growth factor A (VEGFA; hereafter referred to as VEGF) is a key regulator of physiological and pathological angiogenesis. Two families of VEGF isoforms are generated by alternate splice-site selection in the terminal exon. Proximal splice-site selection (PSS) in exon 8 results in pro-angiogenic VEGFxxx isoforms (xxx is the number of amino acids), whereas distal splice-site selection (DSS) results in anti-angiogenic VEGFxxxb isoforms. To investigate control of PSS and DSS, we investigated the regulation of isoform expression by extracellular growth factor administration and intracellular splicing factors. In primary epithelial cells VEGFxxxb formed the majority of VEGF isoforms (74%). IGF1, and TNFalpha treatment favoured PSS (increasing VEGFxxx) whereas TGFbeta1 favoured DSS, increasing VEGFxxxb levels. TGFbeta1 induced DSS selection was prevented by inhibition of p38 MAPK and the Clk/sty (CDC-like kinase, CLK1) splicing factor kinase family, but not ERK1/2. Clk phosphorylates SR protein splicing factors ASF/SF2, SRp40 and SRp55. To determine whether SR splicing factors alter VEGF splicing, they were overexpressed in epithelial cells, and VEGF isoform production assessed. ASF/SF2, and SRp40 both favoured PSS, whereas SRp55 upregulated VEGFxxxb (DSS) isoforms relative to VEGFxxx. SRp55 knockdown reduced expression of VEGF165b. Moreover, SRp55 bound to a 35 nucleotide region of the 3'UTR immediately downstream of the stop codon in exon 8b. These results identify regulation of splicing by growth and splice factors as a key event in determining the relative pro-versus anti-angiogenic expression of VEGF isoforms, and suggest that p38 MAPK-Clk/sty kinases are responsible for the TGFbeta1-induced DSS selection, and identify SRp55 as a key regulatory splice factor.

Abstract Long non-coding RNAs (lncRNAs) are an emerging class of regulatory molecules that have been shown to play important roles in tumorigenesis and cancer progression. Here, we studied the recently identified lncRNA Mammary Tumor Associated RNA 20 ( MaTAR20 ) in mammary cancer progression. A CRISPR/Cas9 knockout of MaTAR20 in the metastatic 4T1 cell line led to reduced cancer cell proliferation and increased cell surface adhesion compared to control cells. Consistent with these knockout results antisense oligonucleotide (ASO) mediated knockdown of MaTAR20 resulted in reduced growth and invasion in 4T1 cells, and in primary mammary tumor organoids derived from the MMTV-PyMT mouse model of breast cancer. Injection of MaTAR20 -specific ASOs subcutaneously into tumor bearing MMTV-PyMT mice resulted in smaller and highly necrotic tumors in comparison to mice injected with a scrambled control ASO. To investigate the molecular mechanism by which MaTAR20 acts to advance mammary tumor progression, we applied a combination of RNA-sequencing and RNA-pulldown coupled to DNA-sequencing. These analyses demonstrated that the nuclear retained lncRNA is associated with several essential cancer signaling pathways such as VEGF signaling. In particular, MaTAR20 directly binds to and regulates the expression of Tnfsf15 . Our results indicate that MaTAR20 is an important driver of mammary tumor progression and represents a promising new therapeutic target.

Abstract The patterns by which primary tumors spread to metastatic sites remain poorly understood. Here, we define patterns of metastatic seeding in prostate cancer (PCa) using a novel injection-based mouse model — EvoCaP (Evolution in Cancer of the Prostate), featuring aggressive metastatic cancer to bone, liver, lungs, and lymph nodes. To define migration histories between primary and metastatic sites, we used our EvoTraceR pipeline to track distinct tumor clones containing recordable barcodes. We detected widespread intratumoral heterogeneity from the primary tumor in metastatic seeding, with few clonal populations (CPs) instigating most migration. Metastasis-to-metastasis seeding was uncommon, as most cells remained confined within the tissue. Migration patterns in our model were congruent with human PCa seeding topologies. Our findings support the view of metastatic PCa as a systemic disease driven by waves of aggressive clones expanding their niche, infrequently overcoming constraints that otherwise keep them confined in the primary or metastatic site.

The Cas9/CRISPR system is a powerful tool for studying gene function. Here we describe a method that allows temporal control of Cas9/CRISPER activity based on conditional CAS9 destabilization. We demonstrate that fusing an FKBP12-derived destabilizing domain to Cas9 enables conditional rapid and reversible Cas9 expression in vitro and efficient gene-editing in the presence of a guide RNA. Further, we show that this strategy can be easily adapted to co-express, from the same promoter, DD-Cas9 with any other gene of interest, without the latter being co-modulated. In particular, when co-expressed with inducible Cre-ERT2, our system enables parallel, independent manipulation of alleles targeted by Cas9 and traditional recombinase with single-cell specificity. We anticipate this platform will be used for the systematic identification of essential genes and the interrogation of genes functional interactions.