Abstract The androgen receptor (AR) plays a key role in progression to incurable androgen ablation–resistant prostate cancer (PCA). We have identified three novel AR splice variants lacking the ligand-binding domain (designated as AR3, AR4, and AR5) in hormone-insensitive PCA cells. AR3, one of the major splice variants expressed in human prostate tissues, is constitutively active, and its transcriptional activity is not regulated by androgens or antiandrogens. Immunohistochemistry analysis on tissue microarrays containing 429 human prostate tissue samples shows that AR3 is significantly up-regulated during PCA progression and AR3 expression level is correlated with the risk of tumor recurrence after radical prostatectomy. Overexpression of AR3 confers ablation-independent growth of PCA cells, whereas specific knockdown of AR3 expression (without altering AR level) in hormone-resistant PCA cells attenuates their growth under androgen-depleted conditions in both cell culture and xenograft models, suggesting an indispensable role of AR3 in ablation-independent growth of PCA cells. Furthermore, AR3 may play a distinct, yet essential, role in ablation-independent growth through the regulation of a unique set of genes, including AKT1, which are not regulated by the prototype AR. Our data suggest that aberrant expression of AR splice variants may be a novel mechanism underlying ablation independence during PCA progression, and AR3 may serve as a prognostic marker to predict patient outcome in response to hormonal therapy. Given that these novel AR splice variants are not inhibited by currently available antiandrogen drugs, development of new drugs targeting these AR isoforms may potentially be effective for treatment of ablation-resistant PCA. [Cancer Res 2009;69(6):2305–13]

Reprogramming of cellular metabolism is a key event during tumorigenesis. Despite being known for decades (Warburg effect), the molecular mechanisms regulating this switch remained unexplored. Here, we identify SIRT6 as a tumor suppressor that regulates aerobic glycolysis in cancer cells. Importantly, loss of SIRT6 leads to tumor formation without activation of known oncogenes, whereas transformed SIRT6-deficient cells display increased glycolysis and tumor growth, suggesting that SIRT6 plays a role in both establishment and maintenance of cancer. By using a conditional SIRT6 allele, we show that SIRT6 deletion in vivo increases the number, size, and aggressiveness of tumors. SIRT6 also functions as a regulator of ribosome metabolism by corepressing MYC transcriptional activity. Lastly, Sirt6 is selectively downregulated in several human cancers, and expression levels of SIRT6 predict prognosis and tumor-free survival rates, highlighting SIRT6 as a critical modulator of cancer metabolism. Our studies reveal SIRT6 to be a potent tumor suppressor acting to suppress cancer metabolism.

Abstract Continued androgen receptor (AR) signaling is an established mechanism underlying castration-resistant prostate cancer (CRPC), and suppression of androgen receptor signaling remains a therapeutic goal of CRPC therapy. Constitutively active androgen receptor splice variants (AR-Vs) lack the androgen receptor ligand-binding domain (AR-LBD), the intended target of androgen deprivation therapies including CRPC therapies such as abiraterone and MDV3100. While the canonical full-length androgen receptor (AR-FL) and AR-Vs are both increased in CRPCs, their expression regulation, associated transcriptional programs, and functional relationships have not been dissected. In this study, we show that suppression of ligand-mediated AR-FL signaling by targeting AR-LBD leads to increased AR-V expression in two cell line models of CRPCs. Importantly, treatment-induced AR-Vs activated a distinct expression signature enriched for cell-cycle genes without requiring the presence of AR-FL. Conversely, activation of AR-FL signaling suppressed the AR-Vs signature and activated expression programs mainly associated with macromolecular synthesis, metabolism, and differentiation. In prostate cancer cells and CRPC xenografts treated with MDV3100 or abiraterone, increased expression of two constitutively active AR-Vs, AR-V7 and ARV567ES, but not AR-FL, paralleled increased expression of the androgen receptor–driven cell-cycle gene UBE2C. Expression of AR-V7, but not AR-FL, was positively correlated with UBE2C in clinical CRPC specimens. Together, our findings support an adaptive shift toward AR-V–mediated signaling in a subset of CRPC tumors as the AR-LBD is rendered inactive, suggesting an important mechanism contributing to drug resistance to CRPC therapy. Cancer Res; 72(14); 3457–62. ©2012 AACR.

This study examined androgen receptor (AR) gene amplification and protein expression in 102 matched paired hormone sensitive and resistant tumours from 51 patients. AR gene amplification and X chromosome copy number were assessed by fluorescent in situ hybridisation, and protein expression was assessed by immunohistochemistry. All tumours were stained for PSA protein expression. Significantly more tumours exhibited AR amplification following the development of hormone resistance (20%, 10 out of 49) compared to matched hormone-sensitive tumours from the same patient (2%, one out of 48) (P=0.0085). The level of AR expression was significantly higher in hormone-resistant tumours compared to matched hormone-sensitive tumours from the same patient (130, interquartile range, 55–167 vs 94.5 interquartile range, 55–120, P=0.019). AR expression levels in hormone-resistant tumours with and without AR amplification were not significantly different. However, an increase in AR expression was seen with the development of AR amplification in paired tumours. The rate of AR gene amplification and/or an increase in AR protein expression during androgen resistant is too low to wholly explain the development of androgen resistance. Alternative mechanisms for modulating the function of the AR, or other signalling pathways, must be considered as key factors in the development of hormone-resistant prostate.

Colorectal cancer remains a leading cause of mortality worldwide. Significant variation in response to treatment and survival is evident among patients with similar stage disease. Molecular profiling has highlighted the heterogeneity of colorectal cancer but has had limited impact in daily clinical practice. Biomarkers with robust prognostic and therapeutic relevance are urgently required. Ideally, biomarkers would be derived from H&E sections used for routine pathological staging, have reliable sensitivity and specificity, and require minimal additional training. The biomarker targets would capture key pathological features with proven additive prognostic and clinical utility, such as the local inflammatory response and tumour microenvironment. The Glasgow Microenvironment Score (GMS), first described in 2014, combines assessment of peritumoural inflammation at the invasive margin with quantification of tumour stromal content. Using H&E sections, the Klintrup-Mäkinen (KM) grade is determined by qualitative morphological assessment of the peritumoural lymphocytic infiltrate at the invasive margin and tumour stroma percentage (TSP) calculated in a semi-quantitative manner as a percentage of stroma within the visible field. The resulting three prognostic categories have direct clinical relevance: GMS 0 denotes a tumour with a dense inflammatory infiltrate/high KM grade at the invasive margin and improved survival; GMS 1 represents weak inflammatory response and low TSP associated with intermediate survival; and GMS 2 tumours are typified by a weak inflammatory response, high TSP, and inferior survival. The prognostic capacity of the GMS has been widely validated while its potential to guide chemotherapy has been demonstrated in a large phase 3 trial cohort. Here, we detail its journey from conception through validation to clinical translation and outline the future for this promising and practical biomarker.

A large number of genomic studies are underway to determine which genes are abnormally regulated by methylation in disease. However, our understanding of how disease-specific methylation changes potentially affect expression is poorly understood. We need better tools to explain specific variation in methylation that potentially affects gene expression in clinical sequencing. We have developed a model, Methylation Interpolated Gene Signatures (MIGS), that captures the complexity of DNA methylation changes around a gene promoter. Using data from the Roadmap Epigenomics Project, we show that MIGS significantly outperforms current methods to use methylation data to predict differential expression. We find that methylation changes at the TSS and downstream ~2kb are most predictive of expression change. MIGS will be an invaluable tool to analyze genome-wide methylation data as MIGS produces a longer and more accurate list of genes with methylation-associated expression changes.

To survive aneuploidy-induced proteotoxic stress, cancer cells activate the proteotoxic-stress response pathway, which is controlled by heat shock factor 1 (HSF1). This pathway supports cancer initiation, cancer progression and chemoresistance and thus is an attractive target. As developing HSF1 inhibitors is challenging, the identification and targeting of upstream regulators of HSF1 presents a tractable alternative strategy. Here we demonstrate that in triple negative breast cancer (TNBC) cells, the dual-specificity tyrosine-regulated kinase 2 (DYRK2) phosphorylates HSF1, promoting its nuclear stability and transcriptional activity. Thus, DYRK2 depletion reduces HSF1 activity and sensitises TNBC cells to proteotoxic stress. Importantly, in tumours from TNBC patients, DYRK2 levels positively correlate with active HSF1 and associates with poor prognosis, suggesting that DYRK2 could be promoting TNBC. In agreement with this, DYRK2 depletion reduces tumour growth in a TNBC xenograft model. These findings identify DYRK2 as both, a key modulator of the HSF1 transcriptional program, and a potential therapeutic target.

The NFκB pathway, known as the central regulator of inflammation, has a well-established role in colorectal cancer (CRC) initiation, progression, and therapy resistance. Due to the pathway's overarching roles in CRC, there have been efforts to characterise NFκB family members and target the pathway for therapeutic intervention. Initial research illustrated that the canonical NFκB pathway, driven by central kinase IKKβ, was a promising target for drug intervention. However, dose limiting toxicities and specificity concerns have resulted in failure of IKKβ inhibitors in clinical trials. The field has turned to look at targeting the less dominant kinase, IKKα, which along with NFκB inducing kinase (NIK), drives the lesser researched non-canonical NFκB pathway. However prognostic studies of the non-canonical pathway have produced conflicting results. There is emerging evidence that IKKα is involved in other signalling pathways, which lie outside of canonical and non-canonical NFκB signalling. Evidence suggests that some of these alternative pathways involve a truncated form of IKKα, and this may drive poor cancer-specific survival in CRC. This review aims to explore the multiple components of NFκB signalling, highlighting that NIK may be the central kinase for non-canonical NFκB signalling, and that IKKα is involved in novel pathways which promote CRC.

ABSTRACT WNT/β-catenin signaling endows cancer cells with proliferative capacity and immune-evasive functions that impair anti-cancer immunosurveillance by conventional, cytoxtoic T cells. However, the impact of dysregulated WNT signalling on unconventional, tissue-resident T cells, specifically in colon cancer is unknown. Here, we show that cancer cells in Apc -mutant mouse models escape immunosurveillance from gut-resident intraepithelial lymphocytes (IELs) expressing γδ T cell receptors (γδTCRs). Analysis of late-stage tumors from mice and humans revealed that γδIELs are largely absent from the tumor microenvironment, and that butyrophilin-like (BTNL) molecules, which can critically regulate γδIEL through direct γδTCR-interactions, are also downregulated. We could attribute this to β-catenin stabilization, which rapidly decreased expression of the transcription factors, HNF4A and HNF4G, that we found to bind promoter regions of Btnl genes, thereby driving their expression in normal gut epithelial cells. Indeed, inhibition of β-catenin signaling restored Btnl1 gene expression and γδ T cell infiltration into tumors. These observations highlight an immune-evasion mechanism specific to WNT-driven colon cancer cells that disrupts γδIEL immunosurveillance and furthers cancer progression.

ABSTRACT Despite the clinical benefit of androgen-deprivation therapy (ADT), the majority of patients with advanced prostate cancer (PCa) ultimately develop lethal castration-resistant prostate cancer (CRPC). In this study, we identified thioesterase superfamily member 6 (THEM6) as a marker of ADT resistance in PCa. In patients, THEM6 expression correlates with progressive disease and is associated with poor survival. THEM6 deletion reduces in vivo tumour growth and restores castration sensitivity in orthograft models of CRPC. Mechanistically, THEM6 is located at the endoplasmic reticulum (ER) membrane and controls lipid homeostasis by regulating intracellular levels of ether lipids. Consequently, THEM6 loss in CRPC cells significantly alters ER function, reducing de novo sterol biosynthesis and preventing lipid-mediated induction of ATF4. Finally, we show that THEM6 is required for the establishment of the MYC-induced stress response. Thus, similar to PCa, THEM6 loss significantly impairs tumorigenesis in the MYC-dependent subtype of triple negative breast cancer. Altogether, our results highlight THEM6 as a novel component of the treatment-induced stress response and a promising target for the treatment of CRPC and MYC-driven cancer.