Abstract MicroRNAs (miRNA) represent a novel class of genes that function as negative regulators of gene expression. Recently, miRNAs have been implicated in several cancers. However, aberrant miRNA expression and its clinicopathologic significance in human ovarian cancer have not been well documented. Here, we show that several miRNAs are altered in human ovarian cancer, with the most significantly deregulated miRNAs being miR-214, miR-199a*, miR-200a, miR-100, miR-125b, and let-7 cluster. Further, we show the frequent deregulation of miR-214, miR-199a*, miR-200a, and miR-100 in ovarian cancers. Significantly, miR-214 induces cell survival and cisplatin resistance through targeting the 3′-untranslated region (UTR) of the PTEN, which leads to down-regulation of PTEN protein and activation of Akt pathway. Inhibition of Akt using Akt inhibitor, API-2/triciribine, or introduction of PTEN cDNA lacking 3′-UTR largely abrogates miR-214–induced cell survival. These findings indicate that deregulation of miRNAs is a recurrent event in human ovarian cancer and that miR-214 induces cell survival and cisplatin resistance primarily through targeting the PTEN/Akt pathway. [Cancer Res 2008;68(2):425–33]

Transforming growth factor beta (TGF-beta) signaling facilitates metastasis in advanced malignancy. While a number of protein-encoding genes are known to be involved in this process, information on the role of microRNAs (miRNAs) in TGF-beta-induced cell migration and invasion is still limited. By hybridizing a 515-miRNA oligonucleotide-based microarray library, a total of 28 miRNAs were found to be significantly deregulated in TGF-beta-treated normal murine mammary gland (NMuMG) epithelial cells but not Smad4 knockdown NMuMG cells. Among upregulated miRNAs, miR-155 was the most significantly elevated miRNA. TGF-beta induces miR-155 expression and promoter activity through Smad4. The knockdown of miR-155 suppressed TGF-beta-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT) and tight junction dissolution, as well as cell migration and invasion. Further, the ectopic expression of miR-155 reduced RhoA protein and disrupted tight junction formation. Reintroducing RhoA cDNA without the 3' untranslated region largely reversed the phenotype induced by miR-155 and TGF-beta. In addition, elevated levels of miR-155 were frequently detected in invasive breast cancer tissues. These data suggest that miR-155 may play an important role in TGF-beta-induced EMT and cell migration and invasion by targeting RhoA and indicate that it is a potential therapeutic target for breast cancer intervention.

Ageing is the single greatest cause of disease and death worldwide, and understanding the associated processes could vastly improve quality of life. Although major categories of ageing damage have been identified—such as altered intercellular communication, loss of proteostasis and eroded mitochondrial function1—these deleterious processes interact with extraordinary complexity within and between organs, and a comprehensive, whole-organism analysis of ageing dynamics has been lacking. Here we performed bulk RNA sequencing of 17 organs and plasma proteomics at 10 ages across the lifespan of Mus musculus, and integrated these findings with data from the accompanying Tabula Muris Senis2—or ‘Mouse Ageing Cell Atlas’—which follows on from the original Tabula Muris3. We reveal linear and nonlinear shifts in gene expression during ageing, with the associated genes clustered in consistent trajectory groups with coherent biological functions—including extracellular matrix regulation, unfolded protein binding, mitochondrial function, and inflammatory and immune response. Notably, these gene sets show similar expression across tissues, differing only in the amplitude and the age of onset of expression. Widespread activation of immune cells is especially pronounced, and is first detectable in white adipose depots during middle age. Single-cell RNA sequencing confirms the accumulation of T cells and B cells in adipose tissue—including plasma cells that express immunoglobulin J—which also accrue concurrently across diverse organs. Finally, we show how gene expression shifts in distinct tissues are highly correlated with corresponding protein levels in plasma, thus potentially contributing to the ageing of the systemic circulation. Together, these data demonstrate a similar yet asynchronous inter- and intra-organ progression of ageing, providing a foundation from which to track systemic sources of declining health at old age. Bulk RNA sequencing of organs and plasma proteomics at different ages across the mouse lifespan is integrated with data from the Tabula Muris Senis, a transcriptomic atlas of ageing mouse tissues, to describe organ-specific changes in gene expression during ageing.

Breast cancer is the second leading cause of cancer death in women. Despite improvement in treatment over the past few decades, there is an urgent need for development of targeted therapies. miR-155 (microRNA-155) is frequently up-regulated in breast cancer. In this study, we demonstrate the critical role of miR-155 in regulation of cell survival and chemosensitivity through down-regulation of FOXO3a in breast cancer. Ectopic expression of miR-155 induces cell survival and chemoresistance to multiple agents, whereas knockdown of miR-155 renders cells to apoptosis and enhances chemosensitivity. Further, we identified FOXO3a as a direct target of miR-155. Sustained overexpression of miR-155 resulted in repression of FOXO3a protein without changing mRNA levels, and knockdown of miR-155 increases FOXO3a. Introduction of FOXO3a cDNA lacking the 3′-untranslated region abrogates miR-155-induced cell survival and chemoresistance. Finally, inverse correlation between miR-155 and FOXO3a levels were observed in a panel of breast cancer cell lines and tumors. In conclusion, our study reveals a molecular link between miR-155 and FOXO3a and presents evidence that miR-155 is a critical therapeutic target in breast cancer. Breast cancer is the second leading cause of cancer death in women. Despite improvement in treatment over the past few decades, there is an urgent need for development of targeted therapies. miR-155 (microRNA-155) is frequently up-regulated in breast cancer. In this study, we demonstrate the critical role of miR-155 in regulation of cell survival and chemosensitivity through down-regulation of FOXO3a in breast cancer. Ectopic expression of miR-155 induces cell survival and chemoresistance to multiple agents, whereas knockdown of miR-155 renders cells to apoptosis and enhances chemosensitivity. Further, we identified FOXO3a as a direct target of miR-155. Sustained overexpression of miR-155 resulted in repression of FOXO3a protein without changing mRNA levels, and knockdown of miR-155 increases FOXO3a. Introduction of FOXO3a cDNA lacking the 3′-untranslated region abrogates miR-155-induced cell survival and chemoresistance. Finally, inverse correlation between miR-155 and FOXO3a levels were observed in a panel of breast cancer cell lines and tumors. In conclusion, our study reveals a molecular link between miR-155 and FOXO3a and presents evidence that miR-155 is a critical therapeutic target in breast cancer.

Mantle cell lymphoma (MCL) is one of the most aggressive B-cell lymphomas. Although several protein-coding genes are altered, expression signature and importance of microRNA (miRNA) have not been well documented in this malignancy. Here, we performed miRNA expression profile in 30 patients with MCL using a platform containing 515 human miRNAs. Eighteen miRNAs were down-regulated and 21 were up-regulated in MCL compared with normal B lymphocytes. The most frequently altered miRNAs are decrease of miR-29a/b/c, miR-142-3p/5p, and miR-150 and increase of miR-124a and miR-155. Notably, expression levels of miR-29 family are associated with prognosis. The patients with significant down-regulated miR-29 had short survival compared with those who express relatively high levels of miR-29. The prognostic value of miR-29 is comparable with the Mantle Cell Lymphoma International Prognostic Index. Furthermore, we demonstrate miR-29 inhibition of CDK6 protein and mRNA levels by direct binding to 3'-untranslated region. Inverse correlation between miR-29 and CDK6 was observed in MCL. Because cyclin D1 overexpression is a primary event and exerts its function through activation of CDK4/CDK6, our results in primary MCL cells indicate that down-regulation of miR-29 could cooperate with cyclin D1 in MCL pathogenesis. Thus, our findings provide not only miRNA expression signature but also a novel prognostic marker and pathogenetic factor for this malignancy.

Abstract Lung squamous cell carcinoma (LSCC) pathogenesis remains incompletely understood, and biomarkers predicting treatment response remain lacking. Here, we describe novel murine LSCC models driven by loss of Trp53 and Keap1, both of which are frequently mutated in human LSCCs. Homozygous inactivation of Keap1 or Trp53 promoted airway basal stem cell (ABSC) self-renewal, suggesting that mutations in these genes lead to expansion of mutant stem cell clones. Deletion of Trp53 and Keap1 in ABSCs, but not more differentiated tracheal cells, produced tumors recapitulating histologic and molecular features of human LSCCs, indicating that they represent the likely cell of origin in this model. Deletion of Keap1 promoted tumor aggressiveness, metastasis, and resistance to oxidative stress and radiotherapy (RT). KEAP1/NRF2 mutation status predicted risk of local recurrence after RT in patients with non–small lung cancer (NSCLC) and could be noninvasively identified in circulating tumor DNA. Thus, KEAP1/NRF2 mutations could serve as predictive biomarkers for personalization of therapeutic strategies for NSCLCs. Significance: We developed an LSCC mouse model involving Trp53 and Keap1, which are frequently mutated in human LSCCs. In this model, ABSCs are the cell of origin of these tumors. KEAP1/NRF2 mutations increase radioresistance and predict local tumor recurrence in radiotherapy patients. Our findings are of potential clinical relevance and could lead to personalized treatment strategies for tumors with KEAP1/NRF2 mutations. Cancer Discov; 7(1); 86–101. ©2016 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1

Abstract Hormones mediate long-range cell communication and play vital roles in physiology, metabolism, and health. Traditionally, endocrinologists have focused on one hormone or organ system at a time. Yet, hormone signaling by its very nature connects cells of different organs and involves crosstalk of different hormones. Here, we leverage the organism-wide single cell transcriptional atlas of a non-human primate, the mouse lemur ( Microcebus murinus ), to systematically map source and target cells for 84 classes of hormones. This work uncovers previously-uncharacterized sites of hormone regulation, and shows that the hormonal signaling network is densely connected, decentralized, and rich in feedback loops. Evolutionary comparisons of hormonal genes and their expression patterns show that mouse lemur better models human hormonal signaling than mouse, at both the genomic and transcriptomic levels, and reveal primate-specific rewiring of hormone-producing/target cells. This work complements the scale and resolution of classical endocrine studies and sheds light on primate hormone regulation.