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.

Misregulation of long non-coding RNA genes has been linked to a wide variety of cancer types. Here we report on Mammary Tumor Associated RNA 25 (MaTAR25), a nuclear enriched and chromatin associated lncRNA that plays a role in mammary tumor cell proliferation, migration, and invasion, both in vitro and in vivo. MaTAR25 functions by interacting with purine rich element binding protein B (PURB), and associating with a major downstream target gene Tensin 1 (Tns1) to regulate its expression in trans. Knockout of MaTAR25 results in down-regulation of Tns1 leading to a reorganization of the actin cytoskeleton, and a reduction of focal adhesions and microvilli. The human ortholog of MaTAR25, LINC01271, is upregulated with human breast cancer stage and metastasis.

Recent genome-wide studies revealed that as much as 80% of the human genome can be transcribed whereas only 2% of this RNA is translated into proteins. Non-coding transcripts can be subdivided into several groups, with long non-coding RNAs (lncRNAs) representing the largest and most diverse class. With breast cancer being the most frequent malignancy in women worldwide, we set out to investigate the potential of lncRNAs as novel therapeutic targets. By performing RNA-Seq on tumor sections and mammary organoids from MMTVPyMT and MMTV-Neu-NDL mice, modeling the luminal B and HER2/neuamplified subtypes of human breast cancer respectively, we generated a comprehensive catalog of differentially expressed lncRNAs. We identified several hundred potentially oncogenic lncRNAs that were over-expressed in a subtype specific manner as well as numerous lncRNAs up-regulated in both models. Among these lncRNA we defined a subset of 30 previously uncharacterized lncRNAs as Mammary Tumor Associated RNAs (MaTARs) and we identified human orthologs. We functionally validated the role of these MaTARs by antisense oligonucleotide (ASO) mediated knockdown in primary mammary tumor cells and 3D ex vivo organoids. Upon independent knockdown of 15 MaTARs, we observed significantly reduced cell proliferation, invasion and/or collective cell migration in a cancer-specific context. Thus, MaTARs are likely key drivers of mammary tumor progression and/or metastasis and represent promising new therapeutic targets.