Detailed restriction endonuclease maps were developed for Harvey murine sarcoma virus (Ha-MuSV) DNA (clone H-1), molecularly closed at its unique EcoRI site in pBR322, for three nonoverlapping subgenomic HindIII clones which together span the entire H-1 clone and for a molecularly cloned DNA copy of a portion of rat 30S RNA (which represents the majority of the rat genetic sequences in Ha-MuSV). Molecular hybridization of the 30S clone to small restriction fragments of clone H-1 revealed a 0.9-to-1.0-kilobase pair region in the 5' half of the Ha-MuSV genome not homologous to the 30S clone, although the 30S clone did contain related sequences in Ha-MuSV on both sides of this nonhomologous region. By using cloned sequences from a segment of the Ha-MuSV nonhomology region as a probe for hybridization to Southern blots of DNA from rat, mouse, bat, and chicken cells, one to three bands were detected in DNA of each species. By contrast, the 30S clone DNA was highly related to many sequences in rat DNA, partially related to fewer mouse DNA sequences, and homologous only to one to three bands in bat and chicken DNA. Earlier work had shown that the 5' half of the Ha-MuSV genome coded for transformation and for the viral p21 protein (Chang et al., J. Virol. 35: 76--92, 1980; Wei et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., in press). We used two subgenomic HindIII clones whose shared HindIII site mapped within the 5' region of clone H-1 nonhomologous to the 30S clone to test whether the nonhomologous segment might encode the transforming and p21 functions. Although neither of the subgenomic HindIII fragments by themselves induced transformation, ligation of these two nontransforming DNAs to each other did restore p21-mediated transformation. A conclusion consistent with these results is that a region in the 5' half of the Ha-MuSV genome evolutionarily distinct from and not present in rat 30S RNA is essential for transformation and for p21 encoding.

Inclusion of a tumor-targeting molecule in nanosized delivery systems increases their in vivo efficacy. However, the biodistribution and pharmacokinetics of the uptake of such particles have not yet been well addressed. Several recent papers have suggested that tumor-targeting ligands function primarily to increase intracellular uptake of the nanocomplex and do not influence tumor localization. However, other reports indicate that they do play a role in the accumulation in the tumor. One difference might be the presence or absence of poly-[ethylene glycol] (PEG) in the complex and its impact on the enhanced permeability and retention (EPR) effect. Further studies are clearly needed to more fully elucidate the influence of composition on tumor-targeted, systemic delivery of nanoparticles.

Harvey and Kirsten murine sarcoma viruses each encode a structurally and functionally related 21-kilodalton protein (p21), which is the transforming protein of each virus. Using probes from the 0.9-kilobase (kb) p21-coding region of each virus (called v-Ha-ras and v-Ki-ras, respectively), we have molecularly cloned from normal human genomic DNA the sequences that hybridize to these probes. Four evolutionarily divergent restriction endonuclease fragments were isolated. Two hybridized preferentially to v-Ha-ras and were designated human c-Ha-ras1 and c-Ha-ras2; two hybridized preferentially to v-Ki-ras and were called c-Ki-ras1 and c-Ki-ras2. Human c-Ha-ras1 contained 0.9 kb of sequence homologous with v-Ha-ras interspersed with three intervening sequences; this gene was closely related to a previously cloned rat c-Ha-ras gene that also contained intervening sequences. Human c-Ha-ras2 was more divergent from v-Ha-ras and also hybridized poorly to human c-Ha-ras1. One c-Ki-ras gene contained 0.9 kb homologous to v-Ki-ras and had one intervening sequence, whereas the other contained only 0.3 kb homologous to v-Ki-ras. The results indicated that human DNA contains several copies of the c-ras family and that c-Ha-ras1 (with intervening sequences) was more highly conserved evolutionarily than was c-Ha-ras2.

Harvey murine sarcoma virus (Ha-MuSV) is a mouse-rat recombinant retrovirus that encodes a protein designated p21, required for virally induced transformation. Using a radiolabeled DNA fragment from the p21 coding region, we have detected homologous DNA sequences in the normal DNA of rats and of several other vertebrate species. Moreover, many tested cells from these species contain low levels of a p21 protein that is highly related to viral 21. Now we report two independent fragments from normal rat DNA containing sequences (sarc) homologous to the Ha-MuSV transforming region that were cloned in the bacteriophage vector Charon 4A. Sarc sequences in the one fragment are completely colinear with the viral sequences and share apparently all restriction endonuclease sites. Sarc sequences in the second fragment have several sets of intervening sequences and lack some restriction endonuclease sites found in the viral transforming region. Despite the presence of these intervening sequences in the second sarc fragment, we have been able to ligate this sarc fragment to the long terminal repeat sequence of HaMuSV and to induce cellular transformation and high levels of p21 expression upon transfection of this DNA to NIH 3T3 mouse cells. These results suggest that elevated levels of p21, normally expressed at low levels in a variety of cells, can induce cellular transformation.

Selective delivery of therapeutic molecules to primary and metastatic tumors is optimal for effective cancer therapy. A liposomal nanodelivery complex (scL) for systemic, tumor-targeting delivery of anticancer therapeutics has been developed. scL employs an anti-transferrin receptor (TfR), scFv as the targeting molecule. Loss of p53 suppressor function, through mutations or inactivation of the p53 pathway, is present in most human cancers. Rather than being transiently permissive for tumor initiation, persistence of p53 dysfunction is a continuing requirement for maintaining tumor growth. Herein, we report results of a first-in-man Phase I clinical trial of restoration of the normal human tumor suppressor gene p53 using the scL nanocomplex (SGT-53). Minimal side effects were observed in this trial in patients with advanced solid tumors. Furthermore, the majority of patients demonstrated stable disease. One patient with adenoid cystic carcinoma had his status changed from unresectable to resectable after one treatment cycle. More significantly, we observed an accumulation of the transgene in metastatic tumors, but not in normal skin tissue, in a dose-related manner. These results show not only that systemically delivered SGT-53 is well tolerated and exhibits anticancer activity, but also supply evidence of targeted tumor delivery of SGT-53 to metastatic lesions.

Purpose: Atypical teratoid rhabdoid tumor (ATRT) is a deadly, fast-growing form of pediatric brain cancer with poor prognosis. Most ATRTs are associated with inactivation of SMARCB1, a subunit of the chromatin remodeling complex, which is involved in developmental processes. The recent identification of SMARCB1 as a tumor suppressor gene suggests that restoration of SMARCB1 could be an effective therapeutic approach. Methods: We tested SMARCB1 gene therapy in SMARCB1-deficient rhabdoid tumor cells using a novel tumor-targeted nanomedicine (termed scL-SMARCB1) to deliver wild-type SMARCB1. Our nanomedicine is a systemically administered immuno-lipid nanoparticle that can actively cross the blood-brain barrier via transferrin receptor-mediated transcytosis and selectively target tumor cells via transferrin receptor-mediated endocytosis. We studied the antitumor activity of the scL-SMARCB1 nanocomplex either as a single agent or in combination with traditional treatment modalities in preclinical models of SMARCB1-deficient ATRT. Results: Restoration of SMARCB1 expression by the scL-SMARCB1 nanocomplex blocked proliferation, and induced senescence and apoptosis in ATRT cells. Systemic administration of the scL-SMARCB1 nanocomplex demonstrated antitumor efficacy as monotherapy in mice bearing ATRT xenografts, where the expression of exogenous SMARCB1 modulates MYC-target genes. scL-SMARCB1 demonstrated even greater antitumor efficacy when combined with either cisplatin-based chemotherapy or radiation therapy, resulting in significantly improved survival of ATRT-bearing mice. Conclusion: Collectively, our data suggest that restoring SMARCB1 function via the scL-SMARCB1 nanocomplex may lead to therapeutic benefits in ATRT patients when combined with traditional chemoradiation therapies. Keywords: lipid nanoparticle, nanodelivery, SMARCB1, gene therapy, atypical teratoid rhabdoid tumor

Background: Receptor Expressed in Lymphoid Tissues (RELT) is a TNFRSF member that has two paralogs, RELL1 and RELL2; the three proteins are collectively referred to as RELT family members (RELTfms). Methods: We sought to evaluate RELT expression in cancerous cells by using real-time PCR, western blotting, flow cytometry, and immunohistochemistry (IHC). The mechanism of RELT-induced cell death was assessed by western blotting, flow cytometry, luciferase assays, and morphology staining. RELT localization was detected through immunofluorescence and western blotting, and co-immunoprecipitation was used to test whether a mutated RELT interacts with the OXSR1 kinase. Results: RELT and RELL1 protein expression was significantly elevated in cell lines representing breast and lung cancer, whereas RELL2 protein expression was relatively consistent across different cell lines. The surface expression of RELT was highest in monocytes. IHC staining revealed increased RELT expression in malignant breast cancer biopsies compared to patient-matched benign tissue. RELTfm overexpression induced death in MDA-MB-231 (231) breast cancer cells, accompanied by increased phosphatidylserine externalization and Caspase-3/7 activation. The co-transfection of plasmids predicted to block the phosphorylation of RELT by the OXSR1 kinase did not abrogate RELT-induced apoptosis, indicating that the activation of p38 by RELT through the OXSR1 kinase is not required for RELT-induced cell death. Interestingly, nuclear localization of RELT was detected in 231 and HEK-293 cells. Conclusions: These results demonstrate that RELT induces death in breast cancer cells through an apoptotic pathway that does not require OXSR1 phosphorylation and that RELT possesses the ability to translocate to the nucleus, a novel finding that warrants further investigation.