In most cases of sporadic colorectal cancers, tumorigenesis is a multistep process, involving genomic alterations in parallel with morphologic changes. In addition, accumulating evidence suggests that the human gut microbiome is linked to the development of colorectal cancer. Here we performed fecal metagenomic and metabolomic studies on samples from a large cohort of 616 participants who underwent colonoscopy to assess taxonomic and functional characteristics of gut microbiota and metabolites. Microbiome and metabolome shifts were apparent in cases of multiple polypoid adenomas and intramucosal carcinomas, in addition to more advanced lesions. We found two distinct patterns of microbiome elevations. First, the relative abundance of Fusobacterium nucleatum spp. was significantly (P < 0.005) elevated continuously from intramucosal carcinoma to more advanced stages. Second, Atopobium parvulum and Actinomyces odontolyticus, which co-occurred in intramucosal carcinomas, were significantly (P < 0.005) increased only in multiple polypoid adenomas and/or intramucosal carcinomas. Metabolome analyses showed that branched-chain amino acids and phenylalanine were significantly (P < 0.005) increased in intramucosal carcinomas and bile acids, including deoxycholate, were significantly (P < 0.005) elevated in multiple polypoid adenomas and/or intramucosal carcinomas. We identified metagenomic and metabolomic markers to discriminate cases of intramucosal carcinoma from the healthy controls. Our large-cohort multi-omics data indicate that shifts in the microbiome and metabolome occur from the very early stages of the development of colorectal cancer, which is of possible etiological and diagnostic importance. Colorectal cancer stages are associated with distinct microbial and metabolomic profiles that could shed light on cancer progression.

Background Endoscopic submucosal dissection (ESD) is accepted as a minimally invasive treatment for early gastric cancer, although it is not widely used in the colorectum because of technical difficulty. Objective To examine the current status of colorectal ESDs at specialized endoscopic treatment centers. Design and Setting Multicenter cohort study using a prospectively completed database at 10 specialized institutions. Patients and Interventions From June 1998 to February 2008, 1111 colorectal tumors in 1090 patients were treated by ESD. Main Outcome Measurements Tumor size, macroscopic type, histology, procedure time, en bloc and curative resection rates and complications. Results Included in the 1111 tumors were 356 tubular adenomas, 519 intramucosal cancers, 112 superficial submucosal (SM) cancers, 101 SM deep cancers, 18 carcinoid tumors, 1 mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma, and 4 serrated lesions. Macroscopic types included 956 laterally spreading tumors, 30 depressed, 62 protruded, 44 recurrent, and 19 SM tumors. The en bloc and curative resection rates were 88% and 89%, respectively. The mean procedure time ± standard deviation was 116 ± 88 minutes with a mean tumor size of 35 ± 18 mm. Perforations occurred in 54 cases (4.9%) with 4 cases of delayed perforation (0.4%) and 17 cases of postoperative bleeding (1.5%). Two immediate perforations with ineffective endoscopic clipping and 3 delayed perforations required emergency surgery. Tumor size of 50 mm or larger was an independent risk factor for complications, whereas a large number of ESDs performed at an institution decreased the risk of complications. Limitations No long-term outcome data. Conclusions ESD performed by experienced endoscopists is an effective alternative treatment to surgery, providing high en bloc and curative resection rates for large superficial colorectal tumors. Endoscopic submucosal dissection (ESD) is accepted as a minimally invasive treatment for early gastric cancer, although it is not widely used in the colorectum because of technical difficulty. To examine the current status of colorectal ESDs at specialized endoscopic treatment centers. Multicenter cohort study using a prospectively completed database at 10 specialized institutions. From June 1998 to February 2008, 1111 colorectal tumors in 1090 patients were treated by ESD. Tumor size, macroscopic type, histology, procedure time, en bloc and curative resection rates and complications. Included in the 1111 tumors were 356 tubular adenomas, 519 intramucosal cancers, 112 superficial submucosal (SM) cancers, 101 SM deep cancers, 18 carcinoid tumors, 1 mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma, and 4 serrated lesions. Macroscopic types included 956 laterally spreading tumors, 30 depressed, 62 protruded, 44 recurrent, and 19 SM tumors. The en bloc and curative resection rates were 88% and 89%, respectively. The mean procedure time ± standard deviation was 116 ± 88 minutes with a mean tumor size of 35 ± 18 mm. Perforations occurred in 54 cases (4.9%) with 4 cases of delayed perforation (0.4%) and 17 cases of postoperative bleeding (1.5%). Two immediate perforations with ineffective endoscopic clipping and 3 delayed perforations required emergency surgery. Tumor size of 50 mm or larger was an independent risk factor for complications, whereas a large number of ESDs performed at an institution decreased the risk of complications. No long-term outcome data. ESD performed by experienced endoscopists is an effective alternative treatment to surgery, providing high en bloc and curative resection rates for large superficial colorectal tumors.

To investigate the morphological and histopathological associations between an individual pit seen on stereomicroscopy or magnifying colonoscopy and an individual crypt seen in histological sections; and to examine these associations in colorectal tumours.Fourteen thousand and twenty three cases were examined by colonoscope at Akita Red Cross Hospital. The surface mucosal pits of the lesions were observed using a magnifying endoscope in vivo and the pits of the extracted specimens were observed in vitro using a stereo microscope. Histological diagnoses were determined by light microscopy: the pit patterns in 100 glands were analysed.Pit pattern was classified into seven principal types: (1) normal round pit; (2) small round pit; (3) small asteroid pit; (4) large asteroid pit; (5) oval pit; (6) gyrus-like pit; and (7) non-pit. There was a correlation between pit pattern and the structure of the underlying crypt or gland. Furthermore, there was an association between pit pattern and the histology of the cells in the gland. Macroscopically, types 3, 4, 5, and 6 were common in protruding lesions. Type 2 was common in depressed lesions. The non-pit pattern was recognised in both. The depressed lesions had invaded the deeper layers more rapidly than protruding lesions.There were associations between individual pits and crypts. The branching carcinoma gland is thought to be the result of malignant transformation of the adenoma gland. The straight carcinoma gland is thought to result from the normal gland becoming malignant. The gland of the small round pit is thought to change from normal to the straight carcinoma gland via malignant transformation.

Risk prediction of gastric cancers is important to implement appropriate screening procedures. Although aberrant DNA methylation is deeply involved in gastric carcinogenesis, its induction by Helicobacter pylori, a strong gastric carcinogen, is unclear. Here, we analyzed the effect of H. pylori infection on the quantity of methylated DNA molecules in noncancerous gastric mucosae and examined its association with gastric cancer risk.Gastric mucosae were collected from 154 healthy volunteers (56 H. pylori negative and 98 H. pylori positive) and 72 cases with differentiated-type gastric cancers (29 H. pylori negative and 43 H. pylori positive) by endoscopy. The numbers of DNA molecules methylated and unmethylated for eight regions of seven CpG islands (CGI) were quantified by quantitative PCR after bisulfite modification, and fractions of methylated molecules (methylation levels) were calculated.Among healthy volunteers, methylation levels of all the eight regions were 5.4- to 303-fold higher in H. pylori positives than in H. pylori negatives (P < 0.0001). Methylation levels of the LOX, HAND1, and THBD promoter CGIs and p41ARC exonic CGI were as high as 7.4% or more in H. pylori-positive individuals. Among H. pylori-negative individuals, methylation levels of all the eight regions were 2.2- to 32-fold higher in gastric cancer cases than in age-matched healthy volunteers (P < or = 0.01). Among H. pylori-positive individuals, methylation levels were highly variable, and that of only HAND1 was significantly increased in gastric cancer cases (1.4-fold, P = 0.02).It was indicated that H. pylori infection potently induces methylation of CGIs to various degrees. Methylation levels of specific CGIs seemed to reflect gastric cancer risk in H. pylori-negative individuals.

NF-IL6, a member of the basic leucine zipper (bZIP) family transcription factors, is involved in expression of inducible genes involved in immune and inflammatory responses. We observed that coexpression of oncogenic p21ras stimulated the transactivating activity of NF-IL6 and induced phosphorylation of Thr-235 located just N-terminal to the DNA binding domain of NF-IL6. Recently, mitogen-activated protein (MAP) kinases have been shown to be implicated in the cellular response to activated ras. Purified MAP kinases specifically phosphorylated Thr-235 of NF-IL6 in vitro. Mutation of Thr-235 abolished the ras-dependent activation of NF-IL6. From these results, we conclude that NF-IL6 is regulated through phosphorylation by MAP kinases in response to activated ras.

Cancer cells secrete small membranous extracellular vesicles (EVs) into their microenvironment and circulation. Although their potential as cancer biomarkers has been promising, the identification and quantification of EVs in clinical samples remains challenging. Here we describe a sensitive and rapid analytical technique for profiling circulating EVs directly from blood samples of patients with colorectal cancer. EVs are captured by two types of antibodies and are detected by photosensitizer-beads, which enables us to detect cancer-derived EVs without a purification step. We also show that circulating EVs can be used for detection of colorectal cancer using the antigen CD147, which is embedded in cancer-linked EVs. This work describes a new liquid biopsy technique to sensitively detect disease-specific circulating EVs and provides perspectives in translational medicine from the standpoint of diagnosis and therapy. The potential of extracellular vesicles (EVs) as cancer biomarkers is substantial. Here, Yoshioka et al. describe a sensitive technique to analyse EVs directly from blood samples of patients with colorectal cancer, highlighting a liquid biopsy technique with cancer-detection possibilities.

Abstract Hypocretins/orexins are neuropeptides implicated in sleep regulation and the sleep disorder narcolepsy. In order to examine how hypocretin activity fluctuates across 24 h with respect to the sleep–wake cycle, we measured changes in extracellular hypocretin‐1 levels in the lateral hypothalamus and medial thalamus of freely moving rats with simultaneous sleep recordings. Hypocretin levels exhibited a robust diurnal fluctuation; levels slowly increased during the dark period (active phase), and decreased during the light period (rest phase). Levels were not correlated with the amount of wake or sleep in each period. Although an acute 4 ‐ h light‐shift did not alter hypocretin levels, 6 ‐ h sleep deprivation significantly increased hypocretin release during the forced‐wake period. Hypocretin activity is, thus, likely to build up during wakefulness and decline with the occurrence of sleep. These findings, together with the fact that a difficulty in maintaining wakefulness during the daytime is one of the primary symptoms of hypocretin‐deficient narcolepsy, suggest that hypocretin activity may be critical in opposing sleep propensity during periods of prolonged wakefulness.

We have characterized a phosphoserine binding domain in the coactivator CREB-binding protein (CBP) which interacts with the protein kinase A-phosphorylated, and hence activated, form of the cyclic AMP-responsive factor CREB. The CREB binding domain, referred to as KIX, is alpha helical and binds to an unstructured kinase-inducible domain in CREB following phosphorylation of CREB at Ser-133. Phospho-Ser-133 forms direct contacts with residues in KIX, and these contacts are further stabilized by hydrophobic residues in the kinase-inducible domain which flank phospho-Ser-133. Like the src homology 2 (SH2) domains which bind phosphotyrosine-containing peptides, phosphoserine 133 appears to coordinate with a single arginine residue (Arg-600) in KIX which is conserved in the CBP-related protein P300. Since mutagenesis of Arg-600 to Gln severely reduces CREB-CBP complex formation, our results demonstrate that, as in the case of tyrosine kinase pathways, signal transduction through serine/threonine kinase pathways may also require protein interaction motifs which are capable of recognizing phosphorylated amino acids.

During colonoscopy, estimation of the depth of invasion in early colorectal lesions is crucial for an adequate therapeutic management and for such task, magnifying chromoendoscopy (MCE) has been proposed as the best in vivo method. However, validation in large-scale studies is lacking. The aim of this prospective study was to clarify the effectiveness of MCE in the diagnosis of the depth of invasion of early colorectal neoplasms in a large series.A total of 4,215 neoplastic lesions were evaluated using MCE from October 1998 to September 2005 at the National Cancer Center Hospital, Tokyo, Japan. Lesions were prospectively classified according to the clinical classification of the pit pattern: invasive pattern or non-invasive pattern. All lesions were histopathologically evaluated.There were 3,371 adenomas, 612 intramucosal cancers (m-ca), 232 submucosal cancers (sm-ca): 52 sm superficial (sm1) and 180 sm deep cancers (sm 2-3). Among lesions diagnosed as invasive pattern, 154 out of 178 (86.5%) were sm2-3, while among lesions diagnosed as non-invasive pattern, 4,011 out of 4,037 (99.4%) were adenomas, m-ca, or sm1. Sensitivity, specificity and diagnostic accuracy of the invasive pattern to differentiate m-ca or sm1 (< 1000 microm) from sm2-3 (> or = 1000 microm) were 85.6%, 99.4%, and 98.8%, respectively.The determination of invasive or non-invasive pattern by MCE is a highly effective in vivo method to predict the depth of invasion of colorectal neoplasms.