Different clones of a mammary tumour cell line possess differential abilities to contribute to the formation of metastasis; the expression of Serpine2 and Slp1 proteins drives vascular mimicry and metastasis to the lung, with similar associations observed in human data sets, and these proteins also function as anticoagulants, thus further promoting extravasation of tumour cells. Using a mouse model of tumour heterogeneity that can be perturbed genetically to validate drivers of specific clonal behaviours, Elvin Wagenblast et al. demonstrate that different clones of a mammary tumour cell lines possess different abilities to contribute to the formation of metastasis. The expression of Serpine2 and Slpi proteins correlates with lung metastasis, and similar associations were observed in human datasets. Serpine2 and Slpi act as anticoagulants and also allow tumour cells to undergo vascular mimicry, whereby the tumour cells themselves form part of blood vessels and contribute to increased intravasation by building more leaky blood vessels. Cancer metastasis requires that primary tumour cells evolve the capacity to intravasate into the lymphatic system or vasculature, and extravasate into and colonize secondary sites1. Others have demonstrated that individual cells within complex populations show heterogeneity in their capacity to form secondary lesions2,3,4,5. Here we develop a polyclonal mouse model of breast tumour heterogeneity, and show that distinct clones within a mixed population display specialization, for example, dominating the primary tumour, contributing to metastatic populations, or showing tropism for entering the lymphatic or vasculature systems. We correlate these stable properties to distinct gene expression profiles. Those clones that efficiently enter the vasculature express two secreted proteins, Serpine2 and Slpi, which were necessary and sufficient to program these cells for vascular mimicry. Our data indicate that these proteins not only drive the formation of extravascular networks but also ensure their perfusion by acting as anticoagulants. We propose that vascular mimicry drives the ability of some breast tumour cells to contribute to distant metastases while simultaneously satisfying a critical need of the primary tumour to be fed by the vasculature. Enforced expression of SERPINE2 and SLPI in human breast cancer cell lines also programmed them for vascular mimicry, and SERPINE2 and SLPI were overexpressed preferentially in human patients that had lung-metastatic relapse. Thus, these two secreted proteins, and the phenotype they promote, may be broadly relevant as drivers of metastatic progression in human cancer.

Huntington's disease (HD) is a devastating hereditary movement disorder, characterized by degeneration of neurons in the striatum and cortex. Studies in human patients and mouse HD models suggest that disturbances of neuronal function in the neocortex play an important role in the disease onset and progression. However, the precise nature and time course of cortical alterations in HD have remained elusive. Here, we use chronic in vivo two-photon calcium imaging to monitor the activity of single neurons in layer 2/3 of the primary motor cortex in awake, behaving R6/2 transgenic HD mice and wildtype littermates. R6/2 mice show age-dependent changes in neuronal activity with a clear increase in activity at the age of 8.5 weeks, preceding the onset of motor and neurological symptoms. Furthermore, quantitative proteomics demonstrate a pronounced downregulation of synaptic proteins in the cortex, and histological analyses in R6/2 mice and HD patient samples reveal reduced inputs from parvalbumin-positive interneurons onto layer 2/3 pyramidal cells. Thus, our study provides a time-resolved description as well as mechanistic details of cortical circuit dysfunction in HD.

Abstract Huntington’s disease (HD) is a movement disorder caused by a mutation in the Huntingtin gene, that leads to severe neurodegeneration and inevitable death of the patients. Molecular mechanisms of HD are still not sufficiently understood, and no cure is currently available. Here, we demonstrate neuroprotective effects of hepatoma-derived growth factor (HDGF) in cellular and mouse models of HD. We show that HDGF expression levels in neuronal cell types inversely correlate with cellular vulnerability to HD. Moreover, lack of endogenous HDGF shortened lifespan and worsened rotarod performance of R6/2 HD model mice. AAV-mediated delivery of HDGF into the brain reduced mutant Huntingtin inclusion body load, but had no significant effect on motor behavior or lifespan. Interestingly, both nuclear and cytoplasmic versions of HDGF were equally efficient in rescuing mutant Huntingtin toxicity in cell culture models of HD. Moreover, extracellular application of a recombinant HDGF protein improved viability of mutant Huntingtin-expressing primary neurons and reduced mutant Huntingtin aggregation in neural progenitor cells differentiated from human patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs). Our findings provide new insights into the pathomechanisms of HD and suggest neuroprotective potential of HDGF in neurodegeneration.