Mounting evidence has demonstrated the vital importance of tumor-associated macrophages (TAMs) and exosomes in the formation of the premetastatic niche. However, the molecular mechanisms by which tumor-derived exosomal miRNAs interact with TAMs underlying premetastatic niche formation and colorectal cancer liver metastasis (CRLM) remain largely unknown.Transmission electron microscopy and differential ultracentrifugation were used to verify the existence of exosomes. In vivo and in vitro assays were used to identify roles of exosomal miR-934. RNA pull-down assay, dual-luciferase reporter assay, etc. were applied to clarify the mechanism of exosomal miR-934 regulated the crosstalk between CRC cells and M2 macrophages.In the present study, we first demonstrated the aberrant overexpression of miR-934 in colorectal cancer (CRC), especially in CRLM, and its correlation with the poor prognosis of CRC patients. Then, we verified that CRC cell-derived exosomal miR-934 induced M2 macrophage polarization by downregulating PTEN expression and activating the PI3K/AKT signaling pathway. Moreover, we revealed that hnRNPA2B1 mediated miR-934 packaging into exosomes of CRC cells and then transferred exosomal miR-934 into macrophages. Interestingly, polarized M2 macrophages could induce premetastatic niche formation and promote CRLM by secreting CXCL13, which activated a CXCL13/CXCR5/NFκB/p65/miR-934 positive feedback loop in CRC cells.These findings indicate that tumor-derived exosomal miR-934 can promote CRLM by regulating the crosstalk between CRC cells and TAMs. These findings reveal a tumor and TAM interaction in the metastatic microenvironment mediated by tumor-derived exosomes that affects CRLM. The present study also provides a theoretical basis for secondary liver cancer.

Purpose: Colorectal cancer is one of the most common malignancies worldwide. Recently, a novel circular RNA, ciRS-7, was proposed to be a potential miR-7 sponge. As miR-7, a putative tumor-suppressor, regulates the expression of several important drivers of colorectal cancer, we analyzed the clinical significance of ciRS-7 in colorectal cancer patients.Experimental Design: Initially, we evaluated the expression levels of ciRS-7 in a training cohort comprising of 153 primary colorectal cancer tissues and 44 matched normal mucosae. We subsequently confirmed its clinical relevance in an independent validation cohort (n = 165), and evaluated the effect of ciRS-7 on miR-7, and its target genes EGFR and RAF1. Functional analyses were performed in cell lines and an animal model to support clinical findings.Results: Our data revealed that ciRS-7 was significantly upregulated in colorectal cancer tissues compared with matched normal mucosae (P = 0.0018), and its overexpression was associated with poor patient survival (P = 0.0224 and 0.0061 in the training and validation cohorts, respectively). Multivariate survival analysis revealed that ciRS-7 emerged as an independent risk factor for overall survival (P = 0.0656 and 0.0324 in the training and validation cohorts, respectively). Overexpression of ciRS-7 in HCT116 and HT29 cells led to the blocking of miR-7 and resulted in a more aggressive oncogenic phenotype, and ciRS-7 overexpression permitted the inhibition of miR-7 and subsequent activation of EGFR and RAF1 oncogenes.Conclusions: CiRS-7 is a promising prognostic biomarker in colorectal cancer patients and may serve as a therapeutic target for reducing EGFR-RAF1 activity in colorectal cancer patients. Clin Cancer Res; 23(14); 3918-28. ©2017 AACR.

Colorectal carcinogenesis involves the overexpression of many immediate-early response genes associated with growth and inflammation, which significantly alters downstream protein synthesis and small-molecule metabolite production. We have performed a serum metabolic analysis to test the hypothesis that the distinct metabolite profiles of malignant tumors are reflected in biofluids. In this study, we have analyzed the serum metabolites from 64 colorectal cancer (CRC) patients and 65 healthy controls using gas chromatography time-of-flight mass spectrometry (GC−TOFMS) and Acquity ultraperformance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry (Acquity UPLC−QTOFMS). Orthogonal partial least-squares discriminate analysis (OPLS-DA) models generated from GC−TOFMS and UPLC−QTOFMS metabolic profile data showed robust discrimination from CRC patients and healthy controls. A total of 33 differential metabolites were identified using these two analytical platforms, five of which were detected in both instruments. These metabolites potentially reveal perturbation of glycolysis, arginine and proline metabolism, fatty acid metabolism and oleamide metabolism, associated with CRC morbidity. These results suggest that serum metabolic profiling has great potential in detecting CRC and helping to understand its underlying mechanisms.

Colorectal cancer (CRC) is 3rd most commonly diagnosed cancer in males and the second in females. PD-1/PD-L1 axis, as an immune checkpoint, is up-regulated in many tumors and their microenvironment. However, the prognostic value of PD-1/PD-L1 in CRC remains unclear.The Cancer Genome Atlas (TCGA) database (N = 356) and Fudan University Shanghai Cancer Center (FUSCC) cohort of patients (N = 276) were adopted to analyze the prognostic value of PD-L1 in colorectal tumor cells (TCs) and of PD-1 in tumor infiltrating cells (TILs) for CRC. Subgroup analyses were conducted in FUSCC cohort according to patients' status of mismatch repair.In TCGA cohort, the cut-off values of PD-1 and PD-L1 expression were determined by X-tile program, which were 4.40 and 2.92, respectively. Kaplan-Meier analysis indicated that higher PD-1 and PD-L1 expressions correlated with better OS (P = 0.032 and P = 0.002, respectively). In FUSCC cohort, expressions of PD-1 on TILs and PD-L1 on TCs were analyzed separately by immunohistochemistry (IHC) staining based on a TMA sample (N = 276) and revealed that both TILs-PD-1 and TCs-PD-L1 were associated with OS (P = 0.006 and P = 0.002, respectively) and DFS (P = 0.025 and P = 0.004, respectively) of CRC patients. Multivariate Cox regression analysis indicated TILs-PD-1 was an independent prognostic factor both for OS and DFS of CRC patients (P < 0.05). Subgroup analyses showed that TILs-PD-1 was an independent prognostic factor for both OS and DFS in CRC patients in MSS-proficient subgroup (P < 0.05), while neither of them correlated with OS or DFS in MSS-deficient subgroup (P > 0.05).Higher expressions of PD-1 and PD-L1 correlates with better prognosis of CRC patients. TILs-PD-1 is an independent prognostic factor for OS and DFS of CRC patients, especially for MMR-proficient subgroup.

Rationale: Colorectal cancer (CRC) is a malignant tumor with the third highest morbidity rate among all cancers. Driven by the host's genetic makeup and environmental exposures, the gut microbiome and its metabolites have been implicated as the causes and regulators of CRC pathogenesis. We assessed human fecal samples as noninvasive and unbiased surrogates to catalog the gut microbiota and metabolome in patients with CRC. Methods: Fecal samples collected from CRC patients (CRC group, n = 50) and healthy volunteers (H group, n = 50) were subjected to microbiome (16S rRNA gene sequencing) and metabolome (gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) analyses. The datasets were analyzed individually and integrated for combined analysis using various bioinformatics approaches. Results: Fecal metabolomic analysis led to the identification of 164 metabolites spread across 40 metabolic pathways in both groups. In addition, there were 42 and 17 metabolites specific to the H and CRC groups, respectively. Sequencing of microbial diversity revealed 1084 operational taxonomic units (OTUs) across the two groups, and there was less species diversity in the CRC group than in the H group. Seventy-six discriminatory OTUs were identified for the microbiota of H volunteers and CRC patients. Integrated analysis correlated CRC-associated microbes with metabolites, such as polyamines (cadaverine and putrescine). Conclusions: Our results provide substantial evidence of a novel interplay between the gut microbiome and metabolome (i.e., polyamines), which is drastically perturbed in CRC. Microbe-associated metabolites can be used as diagnostic biomarkers in therapeutic explorations.

Emerging evidence suggests a potential relationship between gut microbiota and the host response to chemotherapeutic drugs including 5-fluorouracil (5-Fu). Fusobacterium nucleatum (Fn) has been linked to the initiation and progression of colorectal cancer (CRC). Unfortunately, little was known about the relationship between Fn infection and chemotherapeutic efficacy. Here, we investigate the potential relationship between Fn infection and chemotherapeutic efficacy of 5-Fu in CRC.Differentially expressed genes of CRC cell lines induced by Fn infection were analyzed based on a whole genome microarray analysis Then, we explored the relationship between upregulation of BIRC3 induced by Fn infection and chemoresistance to 5-Fu in vitro and in vivo. Furthermore, we dissected the mechanisms involved in Fn-induced BIRC3 expression. Finally, we investigated the clinical relevance of Fn infection, BIRC3 protein expression and chemoresistance to 5-Fu treatment in CRC patients.BIRC3 was the most upregulated gene induced by Fn infection via the TLR4/NF-κB pathway in CRC cells; Fn infection reduced the chemosensitivity of CRC cells to 5-Fu through upregulation of BIRC3 in vitro and in vivo. High Fn abundance correlated with chemoresistance in advanced CRC patients who received standard 5-Fu-based adjuvant chemotherapy after radical surgery.Our evidence suggests that Fn and BIRC3 may serve as promising therapeutic targets for reducing chemoresistance to 5-Fu treatment in advanced CRC.