Abstract Cancer-associated fibroblasts (CAF) are a major constituent of the tumor stroma, but little is known about how cancer cells transform normal fibroblasts into CAFs. microRNAs (miRNA) are small noncoding RNA molecules that negatively regulate gene expression at a posttranscriptional level. Although it is clearly established that miRNAs are deregulated in human cancers, it is not known whether miRNA expression in resident fibroblasts is affected by their interaction with cancer cells. We found that in ovarian CAFs, miR-31 and miR-214 were downregulated, whereas miR-155 was upregulated when compared with normal or tumor-adjacent fibroblasts. Mimicking this deregulation by transfecting miRNAs and miRNA inhibitors induced a functional conversion of normal fibroblasts into CAFs, and the reverse experiment resulted in the reversion of CAFs into normal fibroblasts. The miRNA-reprogrammed normal fibroblasts and patient-derived CAFs shared a large number of upregulated genes highly enriched in chemokines, which are known to be important for CAF function. The most highly upregulated chemokine, CCL5, (C-C motif ligand 5) was found to be a direct target of miR-214. These results indicate that ovarian cancer cells reprogram fibroblasts to become CAFs through the action of miRNAs. Targeting these miRNAs in stromal cells could have therapeutic benefit. Significance: The mechanism by which quiescent fibroblasts are converted into CAFs is unclear. The present study identifies a set of 3 miRNAs that reprogram normal fibroblasts to CAFs. These miRNAs may represent novel therapeutic targets in the tumor microenvironment. Cancer Discov; 2(12); 1100–8. ©2012 AACR. Read the Commentary on this article by Chou and Werb, p. 1078 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1065

Overexpression of the histone methyltransferase MMSET in t(4;14)+ multiple myeloma patients is believed to be the driving factor in the pathogenesis of this subtype of myeloma. MMSET catalyzes dimethylation of lysine 36 on histone H3 (H3K36me2), and its overexpression causes a global increase in H3K36me2, redistributing this mark in a broad, elevated level across the genome. Here, we demonstrate that an increased level of MMSET also induces a global reduction of lysine 27 trimethylation on histone H3 (H3K27me3). Despite the net decrease in H3K27 methylation, specific genomic loci exhibit enhanced recruitment of the EZH2 histone methyltransferase and become hypermethylated on this residue. These effects likely contribute to the myeloma phenotype since MMSET-overexpressing cells displayed increased sensitivity to EZH2 inhibition. Furthermore, we demonstrate that such MMSET-mediated epigenetic changes require a number of functional domains within the protein, including PHD domains that mediate MMSET recruitment to chromatin. In vivo, targeting of MMSET by an inducible shRNA reversed histone methylation changes and led to regression of established tumors in athymic mice. Together, our work elucidates previously unrecognized interplay between MMSET and EZH2 in myeloma oncogenesis and identifies domains to be considered when designing inhibitors of MMSET function.

Glioblastoma multiforme (GBM) is a lethal, therapy-resistant brain cancer consisting of numerous tumor cell subpopulations, including stem-like glioma-initiating cells (GICs), which contribute to tumor recurrence following initial response to therapy. Here, we identified miR-182 as a regulator of apoptosis, growth, and differentiation programs whose expression level is correlated with GBM patient survival. Repression of Bcl2-like12 (Bcl2L12), c-Met, and hypoxia-inducible factor 2α (HIF2A) is of central importance to miR-182 anti-tumor activity, as it results in enhanced therapy susceptibility, decreased GIC sphere size, expansion, and stemness in vitro. To evaluate the tumor-suppressive function of miR-182 in vivo, we synthesized miR-182-based spherical nucleic acids (182-SNAs); i.e., gold nanoparticles covalently functionalized with mature miR-182 duplexes. Intravenously administered 182-SNAs penetrated the blood-brain/blood-tumor barriers (BBB/BTB) in orthotopic GBM xenografts and selectively disseminated throughout extravascular glioma parenchyma, causing reduced tumor burden and increased animal survival. Our results indicate that harnessing the anti-tumor activities of miR-182 via safe and robust delivery of 182-SNAs represents a novel strategy for therapeutic intervention in GBM.