Systemic sclerosis (SSc), or scleroderma, similar to many fibrotic disorders, lacks effective therapies. Current trials focus on anti-inflammatory drugs or targeted approaches aimed at one of the many receptor mechanisms initiating fibrosis. In light of evidence that a myocardin-related transcription factor (MRTF)-and serum response factor (SRF)-regulated gene transcriptional program induced by Rho GTPases is essential for myofibroblast activation, we explored the hypothesis that inhibitors of this pathway may represent novel antifibrotics. MRTF/SRF-regulated genes show spontaneously increased expression in primary dermal fibroblasts from patients with diffuse cutaneous SSc. A novel small-molecule inhibitor of MRTF/SRF-regulated transcription (CCG-203971) inhibits expression of connective tissue growth factor (CTGF), α-smooth muscle actin (α-SMA), and collagen 1 (COL1A2) in both SSc fibroblasts and in lysophosphatidic acid (LPA)-and transforming growth factor β (TGFβ)-stimulated fibroblasts. In vivo treatment with CCG-203971 also prevented bleomycin-induced skin thickening and collagen deposition. Thus, targeting the MRTF/SRF gene transcription pathway could provide an efficacious new approach to therapy for SSc and other fibrotic disorders.

Scleroderma (SSc) is a complex disease that involves activation of the immune system, vascular complications, and tissue fibrosis. The histone methyltransferase enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) mediates trimethylation of lysine 27 of histone 3 (H3K27me3), which acts as a repressive epigenetic mark. Both EZH2 and H3K27me3 were elevated in SSc dermal fibroblasts and endothelial cells compared with healthy controls. EZH2 inhibitor DZNep halted fibrosis both in vitro and in vivo. In SSc fibroblasts, DZNep dose-dependently reduced the expression of profibrotic genes and inhibited migratory activity of SSc fibroblasts. We show that epigenetic dysregulation and overexpression of LRRC16A explains EZH2-mediated fibroblast migration in SSc. In endothelial cells, inhibition of EZH2 restored normal angiogenesis in SSc via activating the Notch pathway, specifically by up-regulating the Notch ligand DLL4. Our results demonstrate that overexpression of EZH2 in SSc fibroblasts and endothelial cells is profibrotic and antiangiogenic. Targeting EZH2 or EZH2-regulated genes might be of therapeutic potential in SSc.

Vascular dysfunction represents a disease-initiating event in systemic sclerosis (SSc; scleroderma). Results of recent studies suggest that epigenetic dysregulation impairs normal angiogenesis and can result in abnormal patterns of blood vessel growth. Histone deacetylases (HDACs) control endothelial cell (EC) proliferation and regulate EC migration. Specifically, HDAC-5 appears to be antiangiogenic. This study was undertaken to test whether HDAC-5 contributes to impaired angiogenesis in SSc by repressing proangiogenic factors in ECs.Dermal ECs were isolated from patients with diffuse cutaneous SSc and healthy controls. Angiogenesis was assessed using an in vitro Matrigel tube formation assay. An assay for transposase-accessible chromatin using sequencing (ATAC-seq) was performed to assess and localize the genome-wide effects of HDAC5 knockdown on chromatin accessibility.The expression of HDAC5 was significantly increased in ECs from patients with SSc compared to healthy control ECs. Silencing of HDAC5 in SSc ECs restored normal angiogenesis. HDAC5 knockdown followed by ATAC-seq assay in SSc ECs identified key HDAC5-regulated genes involved in angiogenesis and fibrosis, such as CYR61, PVRL2, and FSTL1. Simultaneous knockdown of HDAC5 in conjunction with either CYR61, PVRL2, or FSTL1 inhibited angiogenesis in SSc ECs. Conversely, overexpression of these genes individually led to an increase in tube formation as assessed by Matrigel assay, suggesting that these genes play functional roles in the impairment of angiogenesis in SSc.Several novel HDAC5-regulated target genes associated with impaired angiogenesis were identified in SSc ECs by ATAC-seq. The results of this study provide a potential link between epigenetic regulation and impaired angiogenesis in SSc, and identify a novel mechanism for the dysregulated angiogenesis that characterizes this disease.

Angiogenesis plays a critical role in SSc (scleroderma). The aim of this study was to examine the expression of growth-regulated protein-γ (Gro-γ/CXCL3), granulocyte chemotactic protein 2 (GCP-2/CXCL6) and their receptor CXCR2 in endothelial cells (ECs) isolated from SSc skin and determine whether these cells mount an angiogenic response towards pro-angiogenic chemokines. The downstream signalling pathways as well as the pro-angiogenic transcription factor inhibitor of DNA-binding protein 1 (Id-1) were also examined.Skin biopsies were obtained from patients with dcSSc. ECs were isolated via magnetic positive selection. Angiogenesis was measured by EC chemotaxis assay.Gro-γ/CXCL3 and GCP-2/CXCL6 were minimally expressed in both skin types but elevated in SSc serum. Pro-angiogenic chemokine mRNA was greater in SSc ECs than in normal ECs. SSc ECs did not migrate to vascular endothelial growth factor (VEGF), Gro-γ/CXCL3, GCP-2/CXCL6 or CXCL16. The signalling pathways stimulated by these chemokines were also dysregulated. Id-1 mRNA in SSc ECs was lower compared with normal ECs, and overexpression of Id-1 in SSc ECs increased their ability to migrate towards VEGF and CXCL16.Our results show that SSc ECs are unable to respond to pro-angiogenic chemokines despite their increased expression in serum and ECs. This might be due to the differences in the signalling pathways activated by these chemokines in normal vs SSc ECs. In addition, the lower expression of Id-1 also decreases the angiogenic response. The inability of pro-angiogenic chemokines to promote EC migration provides an additional mechanism for the impaired angiogenesis that characterizes SSc.

The pathogenesis of scleroderma (SSc) includes components of autoimmunity, vascular dysfunction, and accumulation of extracellular matrix. 8-isoprostane, an oxidized lipid created by oxidative stress, activates the thromboxane A2 receptor (TXAR) and the Rho-associated kinase (ROCK) pathway. In this study, we determined whether the TXAR was activated by 8-isoprostane in SSc endothelial cells (ECs) and whether this pathway inhibited VEGF-induced angiogenesis. Elevated 8-isoprostane was observed in plasma and conditioned media from SSc patients. SSc-conditioned media inhibited EC tube formation, whereas addition of vitamin E, by reducing 8-isoprostane, increased tube formation. VEGF did not induce angiogenesis in SSc ECs, but vitamin E or TXAR inhibition restored its effect. The expression of TXAR, RhoA, and ROCK1/2 was elevated in SSc ECs. ROCK activity and 8-isoprostane-induced ROCK activation were significantly higher in SSc ECs, whereas VEGF had no effect. The hyper-activation of the TXAR leads to inhibition of VEGF-induced angiogenesis, as inhibition of the TXAR pathway results in a blockade of 8-isoprostane-induced ROCK activation and restoration of VEGF activity. These results suggest that the TXAR pathway has a crucial role in angiogenesis and that 8-isoprostane is not just a by-product of oxidative stress but also has a significant role in the impaired angiogenesis that characterizes SSc.

Limitations of checkpoint inhibitor cancer immunotherapy include induction of autoimmune syndromes and resistance of many cancers. Since CD318, a novel CD6 ligand, is associated with the aggressiveness and metastatic potential of human cancers, we tested the effect of an anti-CD6 monoclonal antibody, UMCD6, on killing of cancer cells by human lymphocytes. UMCD6 augmented killing of breast, lung, and prostate cancer cells through direct effects on both CD8+ T cells and NK cells, increasing cancer cell death and lowering cancer cell survival in vitro more robustly than monoclonal antibody checkpoint inhibitors that interrupt the programmed cell death 1 (PD-1)/PD-1 ligand 1 (PD-L1) axis. UMCD6 also augmented in vivo killing by human peripheral blood lymphocytes of a human breast cancer line xenotransplanted into immunodeficient mice. Mechanistically, UMCD6 upregulated the expression of the activating receptor NKG2D and downregulated expression of the inhibitory receptor NKG2A on both NK cells and CD8+ T cells, with concurrent increases in perforin and granzyme B production. The combined capability of an anti-CD6 monoclonal antibody to control autoimmunity through effects on CD4+ lymphocyte differentiation while enhancing killing of cancer cells through distinct effects on CD8+ and NK cells opens a potential new approach to cancer immunotherapy that would suppress rather than instigate autoimmunity.

Systemic sclerosis (SSc) is a connective tissue disease characterized by fibrosis of the skin and organs. Increase in oxidative stress and platelet-derived growth factor receptor (PDGFR) activation promote collagen I (Col I) production, leading to fibrosis in SSc. Lipoic acid (LA) and its active metabolite dihydrolipoic acid (DHLA) are naturally occurring thiols that act as cofactors and antioxidants, and are produced by lipoic acid synthetase (LIAS). The goal of this study was to examine whether LA and LIAS was deficient in SSc patients and determine the effect of DHLA on the phenotype of SSc dermal fibroblasts. N-acetylcysteine (NAC), a commonly used thiol antioxidant, was included as a comparison. Dermal fibroblasts were isolated from healthy subjects and patients with diffuse cutaneous SSc. Matrix metalloproteinase (MMPs), tissue inhibitors of MMPs (TIMP), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) and LIAS were measured by ELISA. The expression of Col I was measured by immunofluorescence, hydroxyproline assay, and quantitative PCR. PDGFR phosphorylation and α-smooth muscle actin (α-SMA) was measured by Western blotting. Student’s t-tests were performed for statistical analysis and p-values of less than 0.05 with two-tailed analysis were considered statistically significant. The expression of LA and LIAS in SSc dermal fibroblasts was lower than normal fibroblasts, however LIAS was significantly higher in SSc plasma and appeared to be released from monocytes. DHLA lowered cellular oxidative stress, and decreased PDGFR phosphorylation, Col I, PAI-1, and α-SMA expression in SSc dermal fibroblasts. It also restored the activities of phosphatases that inactivated the PDGFR. SSc fibroblasts produced lower levels of MMP-1 and 3, and DHLA increased them. In contrast, TIMP-1 levels were higher in SSc but DHLA had minimal effect. Both DHLA and NAC increased MMP-1 activity when SSc cells were stimulated with PDGF. In general, DHLA showed better efficacy than NAC in most cases. DHLA not only acts as an antioxidant but also an antifibrotic since it has the ability to reverse the profibrotic phenotype of SSc dermal fibroblasts. Our study suggests that thiol antioxidants, including NAC and LA/DHLA, could be beneficial for patients with SSc.

Binding of the bromodomain and extraterminal domain proteins (BETs) to acetylated histone residues is critical for gene transcription. We sought to determine the antifibrotic efficacy and potential mechanisms of BET inhibition in systemic sclerosis (SSc). Blockade of BETs was done using a pan-BET inhibitor, JQ1; BRD2 inhibitor, BIC1; or BRD4 inhibitors AZD5153 or ARV825. BET inhibition, specifically BRD4 blockade, showed antifibrotic effects in an animal model of SSc and in patient-derived diffuse cutaneous SSc (dcSSc) fibroblasts. Transcriptome analysis of JQ1-treated dcSSc fibroblasts revealed differentially expressed genes related to extracellular matrix, cell cycle, and calcium (Ca2+) signaling. The antifibrotic effect of BRD4 inhibition was mediated at least in part by downregulation of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II α and reduction of intracellular Ca2+ concentrations. On the basis of these results, we propose targeting Ca2+ pathways or BRD4 as potentially novel therapeutic approaches for progressive tissue fibrosis.

Multiorgan fibrosis in systemic sclerosis (SSc) accounts for substantial mortality and lacks effective therapies. Lying at the crossroad of TGF-β and TLR signaling, TGF-β-activated kinase 1 (TAK1) might have a pathogenic role in SSc. We therefore sought to evaluate the TAK1 signaling axis in patients with SSc and to investigate pharmacological TAK1 blockade using a potentially novel drug-like selective TAK1 inhibitor, HS-276. Inhibiting TAK1 abrogated TGF-β1 stimulation of collagen synthesis and myofibroblasts differentiation in healthy skin fibroblasts, and it ameliorated constitutive activation of SSc skin fibroblasts. Moreover, treatment with HS-276 prevented dermal and pulmonary fibrosis and reduced the expression of profibrotic mediators in bleomycin-treated mice. Importantly, initiating HS-276 treatment even after fibrosis was already established prevented its progression in affected organs. Together, these findings implicate TAK1 in the pathogenesis of SSc and identify targeted TAK1 inhibition using a small molecule as a potential strategy for the treatment of SSc and other fibrotic diseases.