Certain C8-substituted and N7, C8-disubstituted guanine ribonucleosides comprise a class of small molecules with immunostimulatory activity. In a variety of animal models, these agents stimulate both humoral and cellular immune responses. The antiviral actions of these guanosine analogs have been attributed to their ability to induce type I IFNs. However, the molecular mechanisms by which the guanosine analogs potentiate immune responses are not known. Here, we report that several guanosine analogs activate Toll-like receptor 7 (TLR7). 7-Thia-8-oxoguanosine, 7-deazaguanosine, and related guanosine analogs activated mouse immune cells in a manner analogous to known TLR ligands, inducing cytokine production in mouse splenocytes (IL-6 and IL-12, type I and II IFNs), bone marrow-derived macrophages (IL-6 and IL-12), and in human peripheral blood leukocytes (type I IFNs, tumor necrosis factor α and IL-12). The guanosine congeners also up-regulated costimulatory molecules and MHC I/II in dendritic cells. Genetic complementation studies in human embryonic kidney 293 cells confirmed that the guanosine analogs activate cells exclusively via TLR7. The stimulation of TLR7 by the guanosine analogs in human cells appears to require endosomal maturation because inhibition of this process with chloroquine significantly reduced the downstream activation of NF-κB. However, TLR8 activation by R-848 and TLR2 activation by { S -[2,3-bis(palmitoyloxy)-(2- RS )-propyl]- N -palmitoyl- R -Cys- S -Ser-Lys4-OH, trihydrochloride)} were not inhibited by chloroquine, whereas TLR9 activation by CpG oligodeoxynucleotides was abolished. In summary, we present evidence that guanosine analogs activate immune cells via TLR7 by a pathway that requires endosomal maturation. Thus, the B cell-stimulating and antiviral activities of the guanosine analogs may be explained by their TLR7-activating capacity.

Herein we describe the isolation of a cDNA encoding a novel human Toll-like receptor (hTLR) that we term hTLR10. Human TLR10 contains 811 amino acid residues. Deduced amino acid sequence analysis reveals that like the other known hTLRs (hTLR1–9) it is characterized by a signal peptide followed by multiple leucine-rich repeats (LRRs), a cysteine-rich domain, a transmembrane sequence and a cytoplasmic domain homologous to that of the human interleukin-1 receptor. Phylogenetic analysis indicates that among all the hTLRs, hTLR10 is most closely related to hTLR1 and hTLR6; the overall amino acid identity is 50% and 49%, respectively. hTLR10 mRNA is most highly expressed in lymphoid tissues such as spleen, lymph node, thymus, and tonsil. Expression analysis of cell lines indicates a predominance in a variety of immune cell types. Thus, hTLR10 is preferentially expressed in tissues and cells involved in immune responses.

The cancer stem cell (CSC) hypothesis has gained significant recognition as a descriptor of tumorigenesis. Additionally, tumor-associated macrophages (TAMs) are known to promote growth and metastasis of breast cancer. However, it is not known whether TAMs mediate tumorigenesis through regulation of breast CSCs. Here, we report that TAMs promote CSC-like phenotypes in murine breast cancer cells by upregulating their expression of Sox-2. These CSC-like phenotypes were characterized by increased Sox-2, Oct-4, Nanog, AbcG2, and Sca-1 gene expression, in addition to increased drug-efflux capacity, resistance to chemotherapy, and increased tumorigenicity in vivo. Downregulation of Sox-2 in tumor cells by siRNA blocked the ability of TAMs to induce these CSC-like phenotypes and inhibited tumor growth in vivo. Furthermore, we identified a novel epidermal growth factor receptor (EGFR)/signal transducers and activators of transcription 3 (Stat3)/Sox-2 paracrine signaling pathway between macrophages and mouse breast cancer cells that is required for macrophage-induced upregulation of Sox-2 and CSC phenotypes in tumor cells. We showed that this crosstalk was effectively blocked by the small molecule inhibitors AG1478 or CDDO-Im against EGFR and Stat3, respectively. Therefore, our report identifies a novel role for TAMs in breast CSC regulation and establishes a rationale for targeting the EGFR/Stat3/Sox-2 signaling pathway for CSC therapy.

Introduction Morphine is commonly used for cancer-related pain management. Long-term morphine use is not only addictive but also has been associated with risk factor for cancer. Methods We intraperitoneally administered morphine to mice for 14 days and then implanted EO771 cells, triple negative breast cancer cells, into their mammary fat pad. After primary tumors were removed on 38th day, a subset of mice were continuously giving saline or morphine until the 68th day. Tumor size, organ metastasis, and tumor RNA expression were analyzed. Results Our results revealed that long-term morphine treatment increased lung metastasis in the triple-negative breast cancer mouse model. To determine cellular pathways responsible for morphine-mediated metastasis, we performed RNA sequencing analysis to compare transcriptional profiles during metastasis. Transcriptional analysis revealed a significant number of genes down-regulated by morphine treatment. Based on pathway analysis, we focused on the novel effect of morphine on down-regulating taurine/hypotaurine biosynthesis. Considering that morphine, droperidol (dopamine receptor antagonist), and naloxone (opioid receptor antagonist) may act through opioid receptor or dopamine receptor, we further demonstrated that taurine reduced EO771 cell invasion caused by morphine, but not by droperidol, or naloxone treatment. In addition, morphine treatment significantly reduced the expression of GAD1, one of the enzymes required for biosynthesis of taurine, whereas droperidol and naloxone did not. Conclusion These novel findings of morphine reduces GAD1 level and taurine reverses invasion suggest that taurine could potentially be employed as a supplement for triple negative breast cancer patients using morphine as pain management.

Abstract Background Cancer is characterized by dysregulated cellular metabolism. Thus, understanding the mechanisms underlying these metabolic alterations is important for developing targeted therapies. In this study, we investigated the pro-tumoral effect of PDZ and LIM domain 2 (PDLIM2) downregulation in lung cancer growth and its association with the accumulation of mitochondrial ROS, oncometabolites and the activation of hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) α in the process. Methods Databases and human cancer tissue samples were analyzed to investigate the roles of PDLIM2 and HIF-1α in cancer growth. DNA microarray and gene ontology enrichment analyses were performed to determine the cellular functions of PDLIM2. Seahorse assay, flow cytometric analysis, and confocal microscopic analysis were employed to study mitochondrial functions. Oncometabolites were analyzed using liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS). A Lewis lung carcinoma (LLC) mouse model was established to assess the in vivo function of PDLIM2 and HIF-1α. Results The expression of PDLIM2 was downregulated in lung cancer, and this downregulation correlated with poor prognosis in patients. PDLIM2 highly regulated genes associated with mitochondrial functions. Mechanistically, PDLIM2 downregulation resulted in NF-κB activation, impaired expression of tricarboxylic acid (TCA) cycle genes particularly the succinate dehydrogenase (SDH) genes, and mitochondrial dysfunction. This disturbance contributed to the accumulation of succinate and other oncometabolites, as well as the buildup of mitochondrial reactive oxygen species (mtROS), leading to the activation of hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α). Furthermore, the expression of HIF-1α was increased in all stages of lung cancer. The expression of PDLIM2 and HIF-1α was reversely correlated in lung cancer patients. In the animal study, the orally administered HIF-1α inhibitor, PX-478, significantly reduces PDLIM2 knockdown-promoted tumor growth. Conclusion These findings shed light on the complex action of PDLIM2 on mitochondria and HIF-1α activities in lung cancer, emphasizing the role of HIF-1α in the tumor-promoting effect of PDLIM2 downregulation. Additionally, they provide new insights into a strategy for precise targeted treatment by suggesting that HIF-1α inhibitors may serve as therapy for lung cancer patients with PDLIM2 downregulation.