While better management of loco-regional prostate cancer (PC) has greatly improved survival, advanced PC remains a major cause of cancer deaths. Identification of novel targetable pathways that contribute to tumor progression in PC could open new therapeutic options. The di-ganglioside GD2 is a target of FDA-approved antibody therapies in neuroblastoma, but the role of GD2 in PC is unexplored. Here, we show that GD2 is expressed in a small subpopulation of PC cells in a subset of patients and a higher proportion of metastatic tumors. Variable levels of cell surface GD2 expression were seen on many PC cell lines, and the expression was highly upregulated by experimental induction of lineage progression or enzalutamide resistance in CRPC cell models. GD2

ABSTRACT While better management of loco-regional prostate cancer (PC) has greatly improved survival, advanced PC remains a major cause of cancer deaths. Identification of novel, targetable, pathways that contribute to tumor progression of PC could open new therapeutic options. The di-ganglioside GD2 is a target of FDA-approved antibody therapies in neuroblastoma, but the role of GD2 in PC has been only little explored. Here, we show that GD2 is expressed on a small subpopulation of PC cells in a subset of patients, especially in metastatic PC. Variable levels of cell surface GD2 expression are seen in most PC cell lines, and the expression is highly upregulated by experimental induction of lineage progression or enzalutamide resistance in CRPC cell models. GD2 high cell fraction is enriched upon growth of PC cells as tumorspheres and GD2 high fraction is enriched in tumorsphere growth. CRISPR-Cas9 knockout (KO) of the rate-limiting GD2 biosynthetic enzyme GD3 Synthase (GD3S) in GD2-high CRPC cell models led to marked impairment of their in vitro oncogenic traits, reduced cancer stem cell (CSC) and epithelial-mesenchymal transition (EMT) marker expression and growth as bone-implanted xenograft tumors. Our results support the potential role of GD3S and its product GD2 in promoting PC tumorigenesis by maintaining cancer stem cells and suggest the potential for GD2 targeting in advanced PC.

Abstract With nearly all cancer deaths a result of metastasis, elucidating novel pro-metastatic cellular adaptations could provide new therapeutic targets. Here, we show that overexpression of the EPS15-Homology Domain-containing 2 (EHD2) protein in a large subset of breast cancers (BCs), especially the triple-negative (TNBC) and HER2+ subtypes, correlates with shorter patient survival. The mRNAs for EHD2 and Caveolin-1/2, structural components of caveolae, show co-overexpression across breast tumors, predicting shorter survival in basal-like BC. EHD2 shRNA knockdown and CRISPR-Cas9 knockout of EHD2, together with mouse EHD2 rescue, in TNBC cell line models demonstrate a major positive role of EHD2 in promoting tumorigenesis and metastasis. Mechanistically, we link these roles of EHD2 to store-operated calcium entry (SOCE), with EHD2-dependent stabilization of plasma membrane caveolae ensuring high cell surface expression of the SOCE-linked calcium channel Orai1. The novel EHD2-SOCE oncogenic axis represents a potential therapeutic target in EHD2 and CAV1/2-overexpressing BC.

ABSTRACT Overexpression of EPS15 Homology Domain containing 1 (EHD1) has been linked to tumorigenesis but whether its core function as a regulator of intracellular traffic of cell surface receptors plays a role in oncogenesis remains unknown. We establish that EHD1 is overexpressed in Ewing sarcoma (EWS), with high EHD mRNA expression specifying shorter patient survival. ShRNA and CRISPR-knockout with mouse Ehd1 rescue established a requirement of EHD1 for tumorigenesis and metastasis. RTK antibody arrays identified the IGF-1R as a target of EHD1 regulation in EWS. Mechanistically, we demonstrate a requirement of EHD1 for endocytic recycling and Golgi to plasma membrane traffic of IGF-1R to maintain its surface expression and downstream signaling. Conversely, EHD1 overexpression-dependent exaggerated oncogenic traits require IGF-1R expression and kinase activity. Our findings define the RTK traffic regulation as a proximal mechanism of EHD1 overexpression-dependent oncogenesis that impinges on IGF-1R in EWS, supporting the potential of IGF-1R and EHD1 co-targeting.