Abstract The aggressive course of pancreatic cancer is believed to reflect its unusually invasive and metastatic nature, which is associated with epidermal growth factor receptor (EGFR) overexpression and NF-κB activation. MicroRNAs (miRNA) have been implicated in the regulation of various pathobiological processes in cancer, including metastasis in pancreatic cancer and in other human malignancies. In this study, we report lower expression of miR-146a in pancreatic cancer cells compared with normal human pancreatic duct epithelial cells. Reexpression of miR-146a inhibited the invasive capacity of pancreatic cancer cells with concomitant downregulation of EGFR and the NF-κB regulatory kinase interleukin 1 receptor–associated kinase 1 (IRAK-1). Cellular mechanism studies revealed crosstalk between EGFR, IRAK-1, IκBα, NF-κB, and MTA-2, a transcription factor that regulates metastasis. Treatment of pancreatic cancer cells with the natural products 3,3′-diinodolylmethane (DIM) or isoflavone, which increased miR-146a expression, caused a downregulation of EGFR, MTA-2, IRAK-1, and NF-κB, resulting in an inhibition of pancreatic cancer cell invasion. Our findings reveal DIM and isoflavone as nontoxic activators of a miRNA that can block pancreatic cancer cell invasion and metastasis, offering starting points to design novel anticancer agents. Cancer Res; 70(4); 1486–95

Background Current management of patients diagnosed with prostate cancer (PCa) is very effective; however, tumor recurrence with Castrate Resistant Prostate Cancer (CRPC) and subsequent metastasis lead to poor survival outcome, suggesting that there is a dire need for novel mechanistic understanding of tumor recurrence, which would be critical for designing novel therapies. The recurrence and the metastasis of PCa are tightly linked with the biology of prostate cancer stem cells or cancer-initiating cells that is reminiscent of the acquisition of Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) phenotype. Increasing evidence suggests that EMT-type cells share many biological characteristics with cancer stem-like cells. Methodology/Principal Findings In this study, we found that PCa cells with EMT phenotype displayed stem-like cell features characterized by increased expression of Sox2, Nanog, Oct4, Lin28B and/or Notch1, consistent with enhanced clonogenic and sphere (prostasphere)-forming ability and tumorigenecity in mice, which was associated with decreased expression of miR-200 and/or let-7 family. Reversal of EMT by re-expression of miR-200 inhibited prostasphere-forming ability of EMT-type cells and reduced the expression of Notch1 and Lin28B. Down-regulation of Lin28B increased let-7 expression, which was consistent with repressed self-renewal capability. Conclusions/Significance These results suggest that miR-200 played a pivotal role in linking the characteristics of cancer stem-like cells with EMT-like cell signatures in PCa. Selective elimination of cancer stem-like cells by reversing the EMT phenotype to Mesenchymal-Epithelial Transition (MET) phenotype using novel agents would be useful for the prevention of tumor recurrence especially by eliminating those cells that are the “Root Cause” of tumor development and recurrence.

Cancer stem cells (CSCs) are cells within a tumor that possess the capacity to self-renew and maintain tumor-initiating capacity through differentiation into the heterogeneous lineages of cancer cells that comprise the whole tumor. These tumor-initiating cells could provide a resource for cells that cause tumor recurrence after therapy. Although the cell origin of CSCs remains to be fully elucidated, mounting evidence has demonstrated that Epithelial-to-Mesenchymal Transition (EMT), induced by different factors, is associated with tumor aggressiveness and metastasis and these cells share molecular characteristics with CSCs, and thus are often called cancer stem-like cells or tumor-initiating cells. The acquisition of an EMT phenotype is a critical process for switching early stage carcinomas into invasive malignancies, which is often associated with the loss of epithelial differentiation and gain of mesenchymal phenotype. Recent studies have demonstrated that EMT plays a critical role not only in tumor metastasis but also in tumor recurrence and that it is tightly linked with the biology of cancer stem-like cells or cancer-initiating cells. Here we will succinctly summarize the state-of-our-knowledge regarding the molecular similarities between cancer stem-like cells or CSCs and EMT-phenotypic cells that are associated with tumor aggressiveness focusing on solid tumors.

Abstract Pancreatic cancer is the fourth leading cause of cancer-related deaths in the United States, which is, in part, due to intrinsic (de novo) and extrinsic (acquired) resistance to conventional therapeutics, suggesting that innovative treatment strategies are required for overcoming therapeutic resistance to improve overall survival of patients. Oral administration of metformin in patients with diabetes mellitus has been reported to be associated with reduced risk of pancreatic cancer and that metformin has been reported to kill cancer stem cells (CSC); however, the exact molecular mechanism(s) has not been fully elucidated. In the current study, we examined the effect of metformin on cell proliferation, cell migration and invasion, and self-renewal capacity of CSCs and further assessed the expression of CSC marker genes and microRNAs (miRNA) in human pancreatic cancer cells. We found that metformin significantly decreased cell survival, clonogenicity, wound-healing capacity, sphere-forming capacity (pancreatospheres), and increased disintegration of pancreatospheres in both gemcitabine-sensitive and gemcitabine-resistant pancreatic cancer cells. Metformin also decreased the expression of CSC markers,CD44, EpCAM,EZH2, Notch-1, Nanog and Oct4, and caused reexpression of miRNAs (let-7a,let-7b, miR-26a, miR-101, miR-200b, and miR-200c) that are typically lost in pancreatic cancer and especially in pancreatospheres. We also found that reexpression of miR-26a by transfection led to decreased expression of EZH2 and EpCAM in pancreatic cancer cells. These results clearly suggest that the biologic effects of metformin are mediated through reexpression of miRNAs and decreased expression of CSC-specific genes, suggesting that metformin could be useful for overcoming therapeutic resistance of pancreatic cancer cells. Cancer Prev Res; 5(3); 355–64. ©2011 AACR.

Abstract MicroRNAs have been implicated in tumor progression. Recent studies have shown that the miR-200 family regulates epithelial–mesenchymal transition (EMT) by targeting zinc-finger E-box binding homeobox 1 (ZEB1) and ZEB2. Emerging evidence from our laboratory and others suggests that the processes of EMT can be triggered by various growth factors, such as transforming growth factor β and platelet-derived growth factor-D (PDGF-D). Moreover, we recently reported that overexpression of PDGF-D in prostate cancer cells (PC3 PDGF-D cells) leads to the acquisition of the EMT phenotype, and this model offers an opportunity for investigating the molecular interplay between PDGF-D signaling and EMT. Here, we report, for the first time, significant downregulation of the miR-200 family in PC3 PDGF-D cells as well as in PC3 cells exposed to purified active PDGF-D protein, resulting in the upregulation of ZEB1, ZEB2, and Snail2 expression. Interestingly, re-expression of miR-200b in PC3 PDGF-D cells led to reversal of the EMT phenotype, which was associated with the downregulation of ZEB1, ZEB2, and Snail2 expression, and these results were consistent with greater expression levels of epithelial markers. Moreover, transfection of PC3 PDGF-D cells with miR-200b inhibited cell migration and invasion, with concomitant repression of cell adhesion to the culture surface and cell detachment. From these results, we conclude that PDGF-D-induced acquisition of the EMT phenotype in PC3 cells is, in part, a result of repression of miR-200 and that any novel strategy by which miR-200 could be upregulated would become a promising approach for the treatment of invasive prostate cancer. Disclosure of potential conflicts of interest is found at the end of this article.

Abstract The histone methyltransferase EZH2 is a central epigenetic regulator of cell survival, proliferation, and cancer stem cell (CSC) function. EZH2 expression is increased in various human cancers, including highly aggressive pancreatic cancers, but the mechanisms underlying for its biologic effects are not yet well understood. In this study, we probed EZH2 function in pancreatic cancer using diflourinated-curcumin (CDF), a novel analogue of the turmeric spice component curcumin that has antioxidant properties. CDF decreased pancreatic cancer cell survival, clonogenicity, formation of pancreatospheres, invasive cell migration, and CSC function in human pancreatic cancer cells. These effects were associated with decreased expression of EZH2 and increased expression of a panel of tumor-suppressive microRNAs (miRNA), including let-7a, b, c, d, miR-26a, miR-101, miR-146a, andmiR-200b, c that are typically lost in pancreatic cancer. Mechanistic investigations revealed that reexpression of miR-101 was sufficient to limit the expression of EZH2 and the proinvasive cell surface adhesion molecule EpCAM. In an orthotopic xenograft model of human pancreatic cancer, administration of CDF inhibited tumor growth in a manner associated with reduced expression of EZH2, Notch-1, CD44, EpCAM, and Nanog and increased expression of let-7, miR-26a, and miR-101. Taken together, our results indicated that CDF inhibited pancreatic cancer tumor growth and aggressiveness by targeting an EZH2-miRNA regulatory circuit for epigenetically controlled gene expression. Cancer Res; 72(1); 335–45. ©2011 AACR.