Acetyl-coenzyme A (AcCoA) is a major integrator of the nutritional status at the crossroads of fat, sugar, and protein catabolism. Here we show that nutrient starvation causes rapid depletion of AcCoA. AcCoA depletion entailed the commensurate reduction in the overall acetylation of cytoplasmic proteins, as well as the induction of autophagy, a homeostatic process of self-digestion. Multiple distinct manipulations designed to increase or reduce cytosolic AcCoA led to the suppression or induction of autophagy, respectively, both in cultured human cells and in mice. Moreover, maintenance of high AcCoA levels inhibited maladaptive autophagy in a model of cardiac pressure overload. Depletion of AcCoA reduced the activity of the acetyltransferase EP300, and EP300 was required for the suppression of autophagy by high AcCoA levels. Altogether, our results indicate that cytosolic AcCoA functions as a central metabolic regulator of autophagy, thus delineating AcCoA-centered pharmacological strategies that allow for the therapeutic manipulation of autophagy.

Caloric restriction mimetics (CRMs) mimic the biochemical effects of nutrient deprivation by reducing lysine acetylation of cellular proteins, thus triggering autophagy. Treatment with the CRM hydroxycitrate, an inhibitor of ATP citrate lyase, induced the depletion of regulatory T cells (which dampen anticancer immunity) from autophagy-competent, but not autophagy-deficient, mutant KRAS-induced lung cancers in mice, thereby improving anticancer immunosurveillance and reducing tumor mass. Short-term fasting or treatment with several chemically unrelated autophagy-inducing CRMs, including hydroxycitrate and spermidine, improved the inhibition of tumor growth by chemotherapy in vivo. This effect was only observed for autophagy-competent tumors, depended on the presence of T lymphocytes, and was accompanied by the depletion of regulatory T cells from the tumor bed.

Keeping Cancer Cells At Bay Cancer cells are often aneuploid; that is, they have an abnormal number of chromosomes. But to what extent this contributes to the tumorigenic phenotype is not clear. Senovilla et al. (p. 1678 ; see the Perspective by Zanetti and Mahadevan ) found that tetraploidization of cancer cells can cause them to become immunogenic and thus aid in their clearance from the body by the immune system. Cells with excess chromosomes put stress on the endoplasmic reticulum, which leads to movement of the protein calreticulin to the cell surface. Calreticulin exposure in turn caused recognition of cancer cells in mice by the host immune system. Thus, the immune system appears to serve a protective role in eliminating hyperploid cells that must be overcome to allow unrestricted growth of cancer cells.

Abstract In response to some chemotherapeutic agents such as anthracyclines and oxaliplatin, cancer cells undergo immunogenic apoptosis, meaning that their corpses are engulfed by dendritic cells and that tumor cell antigens are presented to tumor-specific CD8+ T cells, which then control residual tumor cells. One of the peculiarities of immunogenic apoptosis is the early cell surface exposure of calreticulin (CRT), a protein that usually resides in the lumen of the endoplasmic reticulum (ER). When elicited by anthracyclines or oxaliplatin, the CRT exposure pathway is activated by pre-apoptotic ER stress and the phosphorylation of the eukaryotic translation initiation factor eIF2α by the kinase PERK, followed by caspase-8-mediated proteolysis of the ER-sessile protein BAP31, activation of the pro-apoptotic proteins Bax and Bak, anterograde transport of CRT from the ER to the Golgi apparatus and exocytosis of CRT-containing vesicles, finally resulting in CRT translocation onto the plasma membrane surface. Interruption of this complex pathway abolishes CRT exposure, annihilates the immunogenicity of apoptosis, and reduces the immune response elicited by anticancer chemotherapies. We speculate that human cancers that are incapable of activating the CRT exposure pathway are refractory to the immune-mediated component of anticancer therapies. Clin Cancer Res; 16(12); 3100–4. ©2010 AACR.

Abstract MicroRNAs (miRNA) are noncoding RNAs that regulate multiple cellular processes, including proliferation and apoptosis. We used microarray technology to identify miRNAs that were upregulated by non–small cell lung cancer (NSCLC) A549 cells in response to cisplatin (CDDP). The corresponding synthetic miRNA precursors (pre-miRNAs) per se were not lethal when transfected into A549 cells yet affected cell death induction by CDDP, C2-ceramide, cadmium, etoposide, and mitoxantrone in an inducer-specific fashion. Whereas synthetic miRNA inhibitors (anti-miRNAs) targeting miR-181a and miR-630 failed to modulate the response of A549 to CDDP, pre-miR-181a and pre-miR-630 enhanced and reduced CDDP-triggered cell death, respectively. Pre-miR-181a and pre-miR-630 consistently modulated mitochondrial/postmitochondrial steps of the intrinsic pathway of apoptosis, including Bax oligomerization, mitochondrial transmembrane potential dissipation, and the proteolytic maturation of caspase-9 and caspase-3. In addition, pre-miR-630 blocked early manifestations of the DNA damage response, including the phosphorylation of the ataxia-telangiectasia mutated (ATM) kinase and of two ATM substrates, histone H2AX and p53. Pharmacologic and genetic inhibition of p53 corroborated the hypothesis that pre-miR-630 (but not pre-miR-181a) blocks the upstream signaling pathways that are ignited by DNA damage and converge on p53 activation. Pre-miR-630 arrested A549 cells in the G0-G1 phase of the cell cycle, correlating with increased levels of the cell cycle inhibitor p27Kip1 as well as with reduced proliferation rates and resulting in greatly diminished sensitivity of A549 cells to the late S-G2-M cell cycle arrest mediated by CDDP. Altogether, these results identify miR-181a and miR-630 as novel modulators of the CDDP response in NSCLC. Cancer Res; 70(5); 1793–803

Abstract Immunogenic cell death (ICD) converts dying cancer cells into a therapeutic vaccine and stimulates antitumor immune responses. Here we unravel the results of an unbiased screen identifying high-dose (10 µM) crizotinib as an ICD-inducing tyrosine kinase inhibitor that has exceptional antineoplastic activity when combined with non-ICD inducing chemotherapeutics like cisplatin. The combination of cisplatin and high-dose crizotinib induces ICD in non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells and effectively controls the growth of distinct (transplantable, carcinogen- or oncogene induced) orthotopic NSCLC models. These anticancer effects are linked to increased T lymphocyte infiltration and are abolished by T cell depletion or interferon-γ neutralization. Crizotinib plus cisplatin leads to an increase in the expression of PD-1 and PD-L1 in tumors, coupled to a strong sensitization of NSCLC to immunotherapy with PD-1 antibodies. Hence, a sequential combination treatment consisting in conventional chemotherapy together with crizotinib, followed by immune checkpoint blockade may be active against NSCLC.

Solid tumors are constituted of a variety of cellular components, including bona fide malignant cells as well as endothelial, structural and immune cells. On one hand, the tumor stroma exerts major pro-tumorigenic and immunosuppressive functions, reflecting the capacity of cancer cells to shape the microenvironment to satisfy their own metabolic and immunological needs. On the other hand, there is a component of tumor-infiltrating leucocytes (TILs) that has been specifically recruited in the attempt to control tumor growth. Along with the recognition of the critical role played by the immune system in oncogenesis, tumor progression and response to therapy, increasing attention has been attracted by the potential prognostic and/or predictive role of the immune infiltrate in this setting. Data from large clinical studies demonstrate indeed that a robust infiltration of neoplastic lesions by specific immune cell populations, including (but not limited to) CD8+ cytotoxic T lymphocytes, Th1 and Th17 CD4+ T cells, natural killer cells, dendritic cells, and M1 macrophages constitutes an independent prognostic indicator in several types of cancer. Conversely, high levels of intratumoral CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells, Th2 CD4+ T cells, myeloid-derived suppressor cells, M2 macrophages and neutrophils have frequently been associated with dismal prognosis. So far, only a few studies have addressed the true predictive potential of TILs in cancer patients, generally comforting the notion that—at least in some clinical settings—the immune infiltrate can reliably predict if a specific patient will respond to therapy or not. In this Trial Watch, we will summarize the results of clinical trials that have evaluated/are evaluating the prognostic and predictive value of the immune infiltrate in the context of solid malignancies.