Induced pluripotent stem cells (iPSCs) can be generated from differentiated human and mouse somatic cells using transcription factors such as Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc. It is possible to augment the reprogramming process with chemical compounds, but issues related to low reprogramming efficiencies and, with a number of protocols, residual vector sequences, remain to be resolved. We show here that it is possible to reprogram mouse and human cells to pluripotency by direct transfection of mature double-stranded microRNAs (miRNAs). Our approaches use a combination of mir-200c plus mir-302 s and mir-369 s family miRNAs. Because this reprogramming method does not require vector-based gene transfer, it holds significant potential for biomedical research and regenerative medicine.

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.

Functional microRNAs (miRNAs) in exosomes have been recognised as potential stable biomarkers in cancers. The aim of this study is to identify specific miRNAs in exosome as serum biomarkers for the early detection of recurrence in human colorectal cancer (CRC). Serum samples were sequentially obtained from six patients with and without recurrent CRC. The miRNAs were purified from exosomes, and miRNA microarray analysis was performed. The miRNA expression profiles and copy number aberrations were explored using microarray and array CGH analyses in 124 CRC tissues. Then, we validated exosomal miRNAs in 2 serum sample sets (90 and 209 CRC patients) by quantitative real-time RT–PCR. Exosomal miR-17-92a cluster expression level in serum was correlated with the recurrence of CRC. Exosomal miR-19a expression levels in serum were significantly increased in patients with CRC as compared with healthy individuals with gene amplification. The CRC patients with high exosomal miR-19a expression showed poorer prognoses than the low expression group (P<0.001). Abundant expression of exosomal miR-19a in serum was identified as a prognostic biomarker for recurrence in CRC patients.

Abstract Purpose: Myofibroblasts, which are specifically differentiated fibroblasts, are thought to play a central role in the desmoplastic reaction, a dynamic stromal change closely associated with cancer development. Although fundamental studies suggest that myofibroblasts may either facilitate or inhibit cancer progression, cumulative evidence supports their role in promoting tumor progression. The aim of this study was to assess the value of myofibroblasts in the cancer stroma as an indicator of disease recurrence after colorectal cancer surgery. Experimental Design: Using computer-assisted image analysis, we quantified myofibroblasts in the cancer-associated stroma of 192 colorectal cancers using α-smooth muscle actin as a marker. Results: The cancer-associated stroma contained various numbers of myofibroblasts (0.35-19.0%; mean, 5.55 ± 3.85%). Tumors with abundant myofibroblasts were associated with shorter disease-free survival rate (P = 0.001) for stage II and III colorectal cancer. Multivariate analysis indicated that α-smooth muscle actin was a significant prognostic factor comparable with lymph node metastasis and superior to other tumor and stromal components, including histology of the tumor invasive front, peritumoral lymphocytic infiltration, and Crohn's-like lymphoid reaction. Moreover, colorectal cancers with synchronous liver metastasis generally displayed an active desmoplastic reaction, which was retained in the metastatic lesion to a similar extent. Conclusions: The results suggest that the abundance of myofibroblasts in cancer-associated stroma may be a useful indicator of disease recurrence after curative colorectal cancer surgery.

Pyruvate kinase M2 (PKM2) is an alternatively spliced variant of the pyruvate kinase gene that is preferentially expressed during embryonic development and in cancer cells. PKM2 alters the final rate-limiting step of glycolysis, resulting in the cancer-specific Warburg effect (also referred to as aerobic glycolysis). Although previous reports suggest that PKM2 functions in nonmetabolic transcriptional regulation, its significance in cancer biology remains elusive. Here we report that stimulation of epithelial-mesenchymal transition (EMT) results in the nuclear translocation of PKM2 in colon cancer cells, which is pivotal in promoting EMT. Immunoprecipitation and LC-electrospray ionized TOF MS analyses revealed that EMT stimulation causes direct interaction of PKM2 in the nucleus with TGF-β-induced factor homeobox 2 (TGIF2), a transcriptional cofactor repressor of TGF-β signaling. The binding of PKM2 with TGIF2 recruits histone deacetylase 3 to the E-cadherin promoter sequence, with subsequent deacetylation of histone H3 and suppression of E-cadherin transcription. This previously unidentified finding of the molecular interaction of PKM2 in the nucleus sheds light on the significance of PKM2 expression in cancer cells.

Summary Somatic cell reprogramming using the microRNAs miR200c, miR-302s, and miR-369s leads to increased expression of cyclin-dependent kinase inhibitors in human colorectal cancer (CRC) cells and suppressed tumor growth. Here, we investigated whether these microRNAs inhibit colorectal tumorigenesis in CPC;Apc mice, which are prone to colon and rectal polyps. Repeated administration of microRNAs inhibited polyp formation. Microarray analysis indicated that c-MAF, which reportedly shows oncogene-like behavior in multiple myeloma and T-cell lymphoma, decreased in tumor samples but increased in microRNA-treated normal mucosa. Immunohistochemistry identified downregulation of c-MAF as an early tumorigenesis event in CRC, with low c-MAF expression associated with poor prognosis. Of note, c-MAF expression and p53 protein levels were inversely correlated in CRC samples. c-MAF knockout led to enhanced tumor formation in azoxymethane/dextran sodium sulfate–treated mice, with activation of cancer-promoting genes. c-MAF may play a tumor-suppressive role in CRC development.

BRAF V600E, one of the most frequent mutations in the MAPK pathway, confers poor prognosis to colorectal cancers (CRCs), partly because of chemotherapeutic resistance. Oncogene-induced DNA damage responses (DDRs) that primarily activate p53 are important mechanistic barriers to the malignant transformation of cells; however, the mechanism underlying this impairment in cancer remains unknown. Here, we evaluated the responses of BRAFV600E-induced DDRs in two CRC cell lines, SW48 and LIM1215, both of which harbor wild-type TP53, KRAS, and BRAF. BRAFV600E transduction exhibited distinct phenotypes in these cells: SW48 cell proliferation markedly decreased, whereas that of LIM1215 increased. BRAFV600E expression induced the activation of oncogene-induced DDR signaling in SW48 cells, but not in LIM1215 cells, whereas chemotherapeutic agents similarly activated DDRs in both cell lines. Knockdown experiments revealed that these responses in SW48 cells were mediated by p53-p21 pathway activation. Comet assay (both alkaline and neutral) revealed that BRAFV600E increased single-strand breaks to the same extent in both cell lines; however, in case of LIM1215 cells, it only facilitated double-strand breaks. Furthermore, the proliferation of LIM1215 cells, wherein no oncogene-induced DDRs occurred, was synergistically inhibited upon MDM2 inhibitor-mediated p53 activation combined with MEK inhibition. Taken together, these distinct DDR signaling responses highlight the novel characteristics of BRAFV600E-mutated CRC cells and define the therapeutic potential of p53 activation combined with MAPK inhibition against TP53 wild-type CRC harboring a BRAFV600E mutation.