CD44 increases the efficiency of distant metastasis of breast cancer

Metastasis is the predominant cause of death from cancer yet we have few biomarkers to predict patients at increased risk of metastasis and are unable to effectively treat disseminated disease. Analysis of 448 primary breast tumors determined that expression of the hylauronan receptor CD44 associated with high grade (p = 0.046), ER- (p = 0.001) and PR-negative tumors (p = 0.029), and correlated with increased distant recurrence and reduced disease-free survival in patients with lymph-node positive or large tumors. To determine its functional role in distant metastasis, CD44 was knocked-down in MDA-MB-231 cells using two independent shRNA sequences. Loss of CD44 attenuated tumor cell adhesion to endothelial cells and reduced cell invasion but did not affect proliferation in vitro. To verify the importance of CD44 to post-intravasation events, tumor formation was assessed by quantitative in vivo imaging and post-mortem tissue analysis following an intra-cardiac injection of transfected cells. CD44 knock-down increased survival and decreased overall tumor burden at multiple sites, including the skeleton in vivo. We conclude that elevated CD44 expression on tumour cells within the systemic circulation increases the efficiency of post-intravasation events and distant metastasis in vivo, consistent with its association with increased distant recurrence and reduced disease-free survival in patients.

Stabilisation of MAD2 expression through inhibition of miR-433; A novel mechanism for restoring chemo-responsiveness in ovarian tumours

Epithelial ovarian carcinoma (EOC) is characterised by late diagnosis and recurrences, both of which contribute to the high morbidity and mortality of this cancer. Unfortunately, EOC has an innate susceptibility to become chemo-resistant. Specifically, up to 30% of patients may not respond to current standard chemotherapy (paclitaxel and platinum in combination) and of those who have an initial response, some patients relapse within a few months. Therefore, in order to improve patient outcome it is crucial to establish what factors influence a patients' individualised response to chemotherapy. We analysed MAD2 protein expression in a patient cohort of 35 ovarian tumours and a panel of 5 ovarian cancer cell lines. We have demonstrated that low nuclear MAD2 expression intensity was significantly associated with chemo-resistant ovarian tumours (p=0.0136). Moreover, in vitro studies of the 5 ovarian cancer cell lines revealed that reduced MAD2 expression was associated with paclitaxel resistance. In silico analysis identified a putative miR-433 binding domain in the MAD2 3′UTR and expression profiling of miR-433 in the ovarian cancer cell lines showed that low MAD2 protein expression was associated with high miR-433 levels. In vitro over-expression of miR-433 attenuated MAD2 protein expression with a concomitant increase in cellular resistance to paclitaxel. Over-expression of a morpholino oligonucleotide that blocks miR-433 binding to MAD2 3′UTR stabilised MAD2 protein expression and protects from miR-433 induced degradation. Furthermore, miR-433 expression analysis in 35 ovarian tumour samples revealed that high miR-433 expression was associated with advanced stage presentations (p=0.0236). In conclusion, ovarian tumours that display low nuclear MAD2 intensity are chemo-resistant and stabilising MAD2 expression by antagonising miR-433 activity is a potential mechanism for restoring chemo-responsiveness in these tumours.

Insulin and insulin-like growth factor signaling increases proliferation and hyperplasia of the ovarian surface epithelium and decreases follicular integrity through upregulation of the PI3-kinase pathway

BACKGROUND: The ovarian surface epithelium responds to cytokines and hormonal cues to initiate proliferation and migration following ovulation. Although insulin and IGF are potent proliferative factors for the ovarian surface epithelium and IGF is required for follicle development, increased insulin and IGF activity are correlated with at least two gynecologic conditions: polycystic ovary syndrome and epithelial ovarian cancer. Although insulin and IGF are often components of in vitro culture media, little is known about the effects that these growth factors may have on the ovarian surface epithelium morphology or how signaling in the ovarian surface may affect follicular health and development.

METHODS: Ovaries from CD1 mice were cultured in alginate hydrogels in the presence or absence of 5 μg/ml insulin or IGF-I, as well as small molecule inhibitors of IR/IGF1R, PI 3-kinase signaling, or MAPK signaling. Tissues were analyzed by immunohistochemistry for expression of cytokeratin 8 to mark the ovarian surface epithelium, Müllerian inhibiting substance to mark secondary follicles, and BrdU incorporation to assess proliferation. Changes in gene expression in the ovarian surface epithelium in response to insulin or IGF-I were analyzed by transcription array. Extracellular matrix organization was evaluated by expression and localization of collagen IV.

RESULTS: Culture of ovarian organoids with insulin or IGF-I resulted in formation of hyperplastic OSE approximately 4-6 cell layers thick with a high rate of proliferation, as well as decreased MIS expression in secondary follicles. Inhibition of the MAPK pathway restored MIS expression reduced by insulin but only partially restored normal OSE growth and morphology. Inhibition of the PI 3-kinase pathway restored MIS expression reduced by IGF-I and restored OSE growth to a single cell layer. Insulin and IGF-I altered organization of collagen IV, which was restored by inhibition of PI 3-kinase signaling.

CONCLUSIONS: While insulin and IGF are often required for propagation of primary cells, these cytokines may act as potent mitogens to disrupt cell growth, resulting in formation of hyperplastic OSE and decreased follicular integrity as measured by MIS expression and collagen deposition. This may be due partly to altered collagen IV deposition and organization in the ovary in response to insulin and IGF signaling mediated by PI 3-kinase.

Gene expression and epigenetic discovery screen reveal methylation of SFRP2 in prostate cancer

Aberrant activation of Wnts is common in human cancers, including prostate. Hypermethylation associated transcriptional silencing of Wnt antagonist genes SFRPs (Secreted Frizzled-Related Proteins) is a frequent oncogenic event. The significance of this is not known in prostate cancer. The objectives of our study were to (i) profile Wnt signaling related gene expression and (ii) investigate methylation of Wnt antagonist genes in prostate cancer. Using TaqMan Low Density Arrays, we identified 15 Wnt signaling related genes with significantly altered expression in prostate cancer; the majority of which were upregulated in tumors. Notably, histologically benign tissue from men with prostate cancer appeared more similar to tumor (r = 0.76) than to benign prostatic hyperplasia (BPH; r = 0.57, p < 0.001). Overall, the expression profile was highly similar between tumors of high (≥ 7) and low (≤ 6) Gleason scores. Pharmacological demethylation of PC-3 cells with 5-Aza-CdR reactivated 39 genes (≥ 2-fold); 40% of which inhibit Wnt signaling. Methylation frequencies in prostate cancer were 10% (2/20) (SFRP1), 64.86% (48/74) (SFRP2), 0% (0/20) (SFRP4) and 60% (12/20) (SFRP5). SFRP2 methylation was detected at significantly lower frequencies in high-grade prostatic intraepithelial neoplasia (HGPIN; 30%, (6/20), p = 0.0096), tumor adjacent benign areas (8.82%, (7/69), p < 0.0001) and BPH (11.43% (4/35), p < 0.0001). The quantitative level of SFRP2 methylation (normalized index of methylation) was also significantly higher in tumors (116) than in the other samples (HGPIN = 7.45, HB = 0.47, and BPH = 0.12). We show that SFRP2 hypermethylation is a common event in prostate cancer. SFRP2 methylation in combination with other epigenetic markers may be a useful biomarker of prostate cancer.

IGFBP7 promoter methylation and gene expression analysis in prostate cancer

PURPOSE: IGFBP7 belongs to a family of insulin-like growth factor-1 regulatory binding proteins. IGFBP7 hypermethylation is associated with its down-regulation in various carcinomas. In prostate cancer IGFBP7 down-regulation has been widely reported but to our knowledge the mechanisms behind this event are unknown. We performed a denaturing high performance liquid chromatography screening and validation strategy to profile the methylation status of IGFBP7 in prostate cancer.

MATERIALS AND METHODS: We combined denaturing high performance liquid chromatography and bisulfite sequencing to examine IGFBP7 methylation in a panel of prostate cancer cell lines. Quantitative methylation specific polymerase chain reaction was used to determine methylation levels in prostate tissue specimens of primary prostate cancer, histologically benign prostate adjacent to tumor, high grade prostatic intraepithelial neoplasia and benign prostatic hyperplasia. IGFBP7 gene expression was measured by quantitative methylation specific polymerase chain reaction in cell lines and tissue specimens.

RESULTS: IGFBP7 was methylated in the 4 prostate cancer cell lines DU145, LNCaP, PC-3 and 22RV1. Quantitative methylation specific polymerase chain reaction analysis revealed that promoter methylation was associated with decreased IGFBP7 expression. Quantitative methylation specific polymerase chain reaction showed that IGFBP7 methylation was more frequently detected in prostate cancer (60% (31/52)) and high grade prostatic intraepithelial neoplasia (40% (6/15)) samples compared to histologically benign prostate adjacent to tumor (10%) and benign prostatic hyperplasia (0%) samples.

CONCLUSIONS: To our knowledge this is the first report of aberrant IGFBP7 promoter hypermethylation and concurrent IGFBP7 gene silencing in prostate cancer cell lines. Results demonstrate that CpG methylation of IGFBP7 may represent a novel biomarker of prostate cancer and pre-invasive neoplasms. Thus, future examination of IGFBP7 methylation and expression in a larger patient cohort, including bodily fluids, is justified to further evaluate its role in a diagnostic and prognostic setting.

In silico analysis and DHPLC screening strategy identifies novel apoptotic gene targets of aberrant promoter hypermethylation in prostate cancer

BACKGROUND: Aberrant DNA methylation has been implicated as a key survival mechanism in cancer, whereby promoter hypermethylation silences genes essential for many cellular processes including apoptosis. Limited data is available on the methylation profile of apoptotic genes in prostate cancer (CaP). The aim of this study was to profile methylation of apoptotic-related genes in CaP using denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC).

METHODS: Based on an in silico selection process, 13 genes were screened for methylation in CaP cell lines using DHPLC. Quantitative methylation specific PCR was employed to determine methylation levels in prostate tissue specimens (n = 135), representing tumor, histologically benign prostate, high-grade prostatic intraepithelial neoplasia and benign prostatic hyperplasia. Gene expression was measured by QRT-PCR in cell lines and tissue specimens.

RESULTS: The promoters of BIK, BNIP3, cFLIP, TMS1, DCR1, DCR2, and CDKN2A appeared fully or partially methylated in a number of malignant cell lines. This is the first report of aberrant methylation of BIK, BNIP3, and cFLIP in CaP. Quantitative methylation analysis in prostate tissues identified 5 genes (BNIP3, CDKN2A, DCR1, DCR2 and TMS1) which were frequently methylated in tumors but were unmethylated in 100% of benign tissues. Furthermore, 69% of tumors were methylated in at least one of the five-gene panel. In the case of all genes, except BNIP3, promoter hypermethylation was associated with concurrent downregulation of gene expression.

CONCLUSION: Future examination of this "CaP apoptotic methylation signature" in a larger cohort of patients is justified to further evaluate its value as a diagnostic and prognostic marker.

In silico mining identifies IGFBP3 as a novel target of methylation in prostate cancer

Promoter hypermethylation is central in deregulating gene expression in cancer. Identification of novel methylation targets in specific cancers provides a basis for their use as biomarkers of disease occurrence and progression. We developed an in silico strategy to globally identify potential targets of promoter hypermethylation in prostate cancer by screening for 5' CpG islands in 631 genes that were reported as downregulated in prostate cancer. A virtual archive of 338 potential targets of methylation was produced. One candidate, IGFBP3, was selected for investigation, along with glutathione-S-transferase pi (GSTP1), a well-known methylation target in prostate cancer. Methylation of IGFBP3 was detected by quantitative methylation-specific PCR in 49/79 primary prostate adenocarcinoma and 7/14 adjacent preinvasive high-grade prostatic intraepithelial neoplasia, but in only 5/37 benign prostatic hyperplasia (P < 0.0001) and in 0/39 histologically normal adjacent prostate tissue, which implies that methylation of IGFBP3 may be involved in the early stages of prostate cancer development. Hypermethylation of IGFBP3 was only detected in samples that also demonstrated methylation of GSTP1 and was also correlated with Gleason score > or =7 (P=0.01), indicating that it has potential as a prognostic marker. In addition, pharmacological demethylation induced strong expression of IGFBP3 in LNCaP prostate cancer cells. Our concept of a methylation candidate gene bank was successful in identifying a novel target of frequent hypermethylation in early-stage prostate cancer. Evaluation of further relevant genes could contribute towards a methylation signature of this disease.

Alterations in beta-catenin expression and localization in prostate cancer

BACKGROUND: Wnt signaling is thought to be important in prostate cancer, in part because proteins such as beta-catenin can also affect androgen receptor signaling. beta-Catenin forms a cell adhesion complex with E-cadherin raising the possibility that loss of expression or a change in beta-catenin distribution in the cell could also alter downstream signaling, decreased inter-cellular adhesion and the promotion of metastasis. A number of studies have reported the altered expression and/or localization of beta-catenin as a biomarker in prostate cancer.

METHODS: Tissue microarrays comprised of BPH and low, moderate and high-grade prostate cancer (n=77) were assessed for beta-catenin expression and distribution using immunohistochemistry. Staining was also performed on a tissue microarray containing tissue from patients before and after hormone manipulation. The effects of fixation and different antibodies was assessed on fixed LNCaP cell pellets and small prostate tissue microarrays.

RESULTS: We have observed increased beta-catenin expression in only high Gleason score (>7) prostate cancer. A nuclear re-distribution of beta-catenin has previously been reported. We noted nuclear beta-catenin in benign prostatic hyperplasia and a gradual loss in nuclear distribution with increasing Gleason grade. We found no evidence for an alteration in beta-catenin expression or re-distribution with hormone ablation. Altered fixation, antibodies and antibody concentration did affect the intensity and specificity of staining.

CONCLUSIONS: A loss of nuclear beta-catenin is the most consistent feature in prostate cancer rather than absolute levels of expression. We also suggest that variation in immunohistochemical protocols may explain variations in the reported literature.

Global surveillance of cancer survival 1995–2009: analysis of individual data for 25 676 887 patients from 279 population-based registries in 67 countries (CONCORD-2)

BACKGROUND: Worldwide data for cancer survival are scarce. We aimed to initiate worldwide surveillance of cancer survival by central analysis of population-based registry data, as a metric of the effectiveness of health systems, and to inform global policy on cancer control.

METHODS: Individual tumour records were submitted by 279 population-based cancer registries in 67 countries for 25·7 million adults (age 15-99 years) and 75,000 children (age 0-14 years) diagnosed with cancer during 1995-2009 and followed up to Dec 31, 2009, or later. We looked at cancers of the stomach, colon, rectum, liver, lung, breast (women), cervix, ovary, and prostate in adults, and adult and childhood leukaemia. Standardised quality control procedures were applied; errors were corrected by the registry concerned. We estimated 5-year net survival, adjusted for background mortality in every country or region by age (single year), sex, and calendar year, and by race or ethnic origin in some countries. Estimates were age-standardised with the International Cancer Survival Standard weights.

FINDINGS: 5-year survival from colon, rectal, and breast cancers has increased steadily in most developed countries. For patients diagnosed during 2005-09, survival for colon and rectal cancer reached 60% or more in 22 countries around the world; for breast cancer, 5-year survival rose to 85% or higher in 17 countries worldwide. Liver and lung cancer remain lethal in all nations: for both cancers, 5-year survival is below 20% everywhere in Europe, in the range 15-19% in North America, and as low as 7-9% in Mongolia and Thailand. Striking rises in 5-year survival from prostate cancer have occurred in many countries: survival rose by 10-20% between 1995-99 and 2005-09 in 22 countries in South America, Asia, and Europe, but survival still varies widely around the world, from less than 60% in Bulgaria and Thailand to 95% or more in Brazil, Puerto Rico, and the USA. For cervical cancer, national estimates of 5-year survival range from less than 50% to more than 70%; regional variations are much wider, and improvements between 1995-99 and 2005-09 have generally been slight. For women diagnosed with ovarian cancer in 2005-09, 5-year survival was 40% or higher only in Ecuador, the USA, and 17 countries in Asia and Europe. 5-year survival for stomach cancer in 2005-09 was high (54-58%) in Japan and South Korea, compared with less than 40% in other countries. By contrast, 5-year survival from adult leukaemia in Japan and South Korea (18-23%) is lower than in most other countries. 5-year survival from childhood acute lymphoblastic leukaemia is less than 60% in several countries, but as high as 90% in Canada and four European countries, which suggests major deficiencies in the management of a largely curable disease.

INTERPRETATION: International comparison of survival trends reveals very wide differences that are likely to be attributable to differences in access to early diagnosis and optimum treatment. Continuous worldwide surveillance of cancer survival should become an indispensable source of information for cancer patients and researchers and a stimulus for politicians to improve health policy and health-care systems.

Étude de l’enzyme UGT2B28 et son rôle dans le cancer de la prostate

Contexte: L’inactivation des androgènes est majoritairement régulée par des enzymes du métabolisme de la famille des UDP-glucuronosyltransferase (UGT). Ce procédé métabolique permet de contrôler la biodisponibilité des hormones stéroïdiennes systémiques et locales. Objectif : L’objectif était d’étudier la relation entre l’expression de l’enzyme UDP-glucuronosyltransferase 2B polypeptide 28 (UGT2B28), impliquée dans la biotransformation des hormones, avec les niveaux hormonaux circulants, et les caractéristiques clinico-pathologiques dans le cancer de la prostate (CaP). Conception et participants : Nous avons utilisé dans cette étude la technique d’immunohostochimie à grande échelle (tissue microarray) sur les tissus de 239 patients ayant un CaP localisé. L’étude des 51 patients additionnels ne possédant pas l’enzyme UGT2B28 dans leur génome, a été effectuée pour confirmer l’importance de cette enzyme sur les niveaux hormonaux circulants. Résultats : La surexpression de l’enzyme UGT2B28 a été associée à des niveaux d’antigène prostatique spécifique (APS) au diagnostic plus faibles, à un score de Gleason plus élevé, à des marges et statuts nodaux positifs, et fut associée de façon indépendante au risque de progression. La surexpression de l’enzyme fut également associée à des niveaux circulants de testostérone (T) et dihydrotestostérone (DHT) plus élevés. Les patients n’exprimant pas le gène UGT2B28 avaient des niveaux plus bas de T (19%), de DHT (17%), de métabolites glucuronidés (18-38%), et des niveaux plus élevés du précurseur surrénalien androsténédione (36%). Conclusion : L’enzyme UGT2B28 modifie les niveaux circulants de T et DHT, et sa surexpression est associée avec un CaP à plus haut grade. Notre étude a permis de découvrir un nouveau rôle d’UGT2B28, celui de régulateur de la stéroïdogenèse, et a souligné l’interconnexion entre les capacités de biotransformation hormonale des cellules cancéreuses, des niveaux hormonaux, des caractéristiques clinicopathologiques et du risque de progression.

Global surveillance of cancer survival 1995-2009 : analysis of individual data for 25 676 887 patients from 279 population-based registries in 67 countries (CONCORD-2)

BACKGROUND: Worldwide data for cancer survival are scarce. We aimed to initiate worldwide surveillance of cancer survival by central analysis of population-based registry data, as a metric of the effectiveness of health systems, and to inform global policy on cancer control. METHODS: Individual tumour records were submitted by 279 population-based cancer registries in 67 countries for 25·7 million adults (age 15-99 years) and 75 000 children (age 0-14 years) diagnosed with cancer during 1995-2009 and followed up to Dec 31, 2009, or later. We looked at cancers of the stomach, colon, rectum, liver, lung, breast (women), cervix, ovary, and prostate in adults, and adult and childhood leukaemia. Standardised quality control procedures were applied; errors were corrected by the registry concerned. We estimated 5-year net survival, adjusted for background mortality in every country or region by age (single year), sex, and calendar year, and by race or ethnic origin in some countries. Estimates were age-standardised with the International Cancer Survival Standard weights. FINDINGS: 5-year survival from colon, rectal, and breast cancers has increased steadily in most developed countries. For patients diagnosed during 2005-09, survival for colon and rectal cancer reached 60% or more in 22 countries around the world; for breast cancer, 5-year survival rose to 85% or higher in 17 countries worldwide. Liver and lung cancer remain lethal in all nations: for both cancers, 5-year survival is below 20% everywhere in Europe, in the range 15-19% in North America, and as low as 7-9% in Mongolia and Thailand. Striking rises in 5-year survival from prostate cancer have occurred in many countries: survival rose by 10-20% between 1995-99 and 2005-09 in 22 countries in South America, Asia, and Europe, but survival still varies widely around the world, from less than 60% in Bulgaria and Thailand to 95% or more in Brazil, Puerto Rico, and the USA. For cervical cancer, national estimates of 5-year survival range from less than 50% to more than 70%; regional variations are much wider, and improvements between 1995-99 and 2005-09 have generally been slight. For women diagnosed with ovarian cancer in 2005-09, 5-year survival was 40% or higher only in Ecuador, the USA, and 17 countries in Asia and Europe. 5-year survival for stomach cancer in 2005-09 was high (54-58%) in Japan and South Korea, compared with less than 40% in other countries. By contrast, 5-year survival from adult leukaemia in Japan and South Korea (18-23%) is lower than in most other countries. 5-year survival from childhood acute lymphoblastic leukaemia is less than 60% in several countries, but as high as 90% in Canada and four European countries, which suggests major deficiencies in the management of a largely curable disease. INTERPRETATION: International comparison of survival trends reveals very wide differences that are likely to be attributable to differences in access to early diagnosis and optimum treatment. Continuous worldwide surveillance of cancer survival should become an indispensable source of information for cancer patients and researchers and a stimulus for politicians to improve health policy and health-care systems. FUNDING: Canadian Partnership Against Cancer (Toronto, Canada), Cancer Focus Northern Ireland (Belfast, UK), Cancer Institute New South Wales (Sydney, Australia), Cancer Research UK (London, UK), Centers for Disease Control and Prevention (Atlanta, GA, USA), Swiss Re (London, UK), Swiss Cancer Research foundation (Bern, Switzerland), Swiss Cancer League (Bern, Switzerland), and University of Kentucky (Lexington, KY, USA).

Développement et caractérisation de nouveaux modèles du cancer épithélial de l’ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire (EOC) est le plus mortel des cancers gynécologiques. Cette maladie complexe progresse rapidement de façon difficilement décelable aux stades précoces. De plus, malgré une chirurgie cytoréductive et des traitements de chimiothérapie le taux de survie des patientes diagnostiquées aux stades avancées demeurt faible. Dans le but d’étudier l’EOC dans un contexte ex vivo, l’utilisation de modèles cellulaires est indispensable. Les lignées cellulaires d’EOC sont un outil pratique pour la recherche cependant, la façon dont l'expression des gènes est affectée en culture par comparaison à la tumeur d'origine n'est pas encore bien élucidée. Notre objectif était donc de développer et de caractériser de nouveaux modèles de culture in vitro qui réflèteront plus fidèlement la maladie in vivo. Nous avons tout d’abord utiliser des lignées cellulaires disponibles au laboratoire afin de mettre au point un modèle 3D de culture in vitro d’EOC. Des sphéroïdes ont été générés à l’aide de la méthode des gouttelettes inversées, une méthode pionnière pour la culture des cellules tumorales. Nous avons ensuite procédé à une analyse des profils d’expression afin de comparer le modèle sphéroïde au modèle de culture en monocouche et le modèle xénogreffe in vivo. Ainsi, nous avons identifié des gènes stratifiant les modèles tridimensionnels, tant in vivo qu’in vitro, du modèle 2D monocouche. Parmi les meilleurs candidats, nous avons sélectionné S100A6 pour une caractérisation ultérieure. L’expression de ce gène fût modulée afin d’étudier l’impact de son inhibition sur les paramètres de croissance des sphéroïdes. L’inhibition de ce gène a comme effet de réduire la motilité cellulaire mais seulement au niveau du modèle sphéroïde. Finalement, toujours dans l’optique de développer des modèles d’EOC les plus représentatifs de la maladie in vivo, nous avons réussi à développer des lignées cellulaires uniques dérivées de patientes atteintes d’EOC du type séreux, soit le plus commun des EOC. Jusque là, très peu de lignées cellulaires provenant de ce type de cancer et de patientes n’ayant pas reçu de chimiothérapie ont été produites. De plus, nous avons pour la première fois caractérise des lignées d’EOC de type séreux provenant à la fois de l’ascite et de la tumeur solide de la même patiente.

Caractérisation de nouvelles lignées cellulaires pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie du cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire (CÉO) est le cancer gynécologique le plus létal. Le CÉO de type séreux, la forme la plus commune avec plus de 50% des cas, est souvent diagnostiqué tardivement et associé à un mauvais pronostic. Le CÉO avancé, surtout traité par chimiothérapie, va devenir chimiorésistant chez la majorité des patientes traitées. Bien que des lignées cellulaires du CÉO aient été dérivées à partir de tumeurs solides et d’ascites de patientes ayant ou non subi une chimiothérapie, aucune des lignées cellulaires du CÉO provenant d’une même patiente avant et après ses traitements de chimiothérapie n’ont été établies précédemment. Notre laboratoire est le premier à développer de telles lignées cellulaires. Nos nouvelles lignées cellulaires sont dérivées de trois patientes différentes (1369, 2295 et 3133) et classées selon leur provenance, soit la tumeur solide (TOV) ou l’ascite (OV). Nous avons donc caractérisé ces nouvelles lignées de cellules pré-chimiothérapie (TOV1369TR, OV2295, TOV3133D et TOV3133G) et post-chimiothérapie (OV1369(2), OV2295(2), TOV2295, OV3133 et OV3133(2)) par diverses approches. Par immunohistochimie et immunobuvardage de type Western, nous avons caractérisé les niveaux d’expression de marqueurs épithéliaux typiques de kératines (KRT7, KRT8, KRT18, KRT19, KRT20) pour confirmer l’origine épithéliale et ovarienne des cellules. Nous avons également analysé le niveau d’expression de HER2 et p53, deux marqueurs importants dans le CÉO. Cependant, il ne semble pas y avoir d’expression différentielle évidente de ces marqueurs entre les lignées pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie. Plus encore, nous avons étudié plusieurs caractéristiques tumorigéniques des lignées cellulaires, dont la prolifération cellulaire (par compte cellulaire), la migration cellulaire (par recouvrement de plaie), la capacité à former des sphéroïdes en 3D (par la méthode des gouttelettes inversées), et la formation de tumeurs in vivo dans des souris SCID (xénogreffes sous-cutanées). En général, il ne semble pas y avoir de différences claires entre les cellules pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie au niveau du comportement cellulaire, à l’exception du fait qu’aucune des lignées post-chimiothérapie semblent être en mesure de former des structures tridimensionnelles compactes, contrairement à certaines lignées post-chimiothérapie. Nos résultats pourront servir à mieux comprendre les différents mécanismes régissant les tumeurs malignes du CÉO de type séreux et à mieux comprendre la progression de la maladie à travers les différents traitements, ce qui nous permettra d’acquérir des informations essentielles pour mieux évaluer et traiter différentes patientes.

Implication de MEK1 et MEK2 dans l'initiation et la progression du cancer colorectal

Une dérégulation de la voie de signalisation Ras/Raf/MEK/ERK1/2 est observée dans plus de 30% des cancers et des mutations activatrices de RAS sont observées dans 30% à 50% des adénomes colorectaux. À la suite d’une analyse extensive de biopsies de tumeurs colorectales humaines par micromatrices tissulaires (TMA), nous avons observé que 44% des tissus cancéreux exprimaient MEK1/2 phosphorylés, contre 10% des tissus normaux. L'analyse des TMA a également révélé que 79% des tumeurs arboraient un marquage nucléaire de MEK1/2 phosphorylés, contre 4 % pour les tissus normaux. Bien que la voie MEK/ERK1/2 soit fréquemment activée dans les cancers, le rôle précis des isoformes de MEK1 et de MEK2 n'a jamais été clairement établie. De même, l'impact de cette localisation nucléaire aberrante de phospho-MEK1/2, dans l'initiation et la progression des cancers colorectaux, est inconnu. Lors d'un premier projet, nous avons démontré, que l’expression de MEK1 ou MEK2 activé est suffisante pour transformer in vitro des cellules intestinales épithéliales de rat (IEC-6). L'expression des mutants actifs de MEK1 ou MEK2 est suffisante pour induire une dérégulation de la prolifération cellulaire et engendrer la formation d'adénocarcinomes invasifs dans un modèle de greffe orthotopique du côlon chez la souris. Nous avons également démontré que l'inhibition de MEK2 par shRNA supprime complètement la prolifération des lignées humaines de cancer du côlon, alors que la suppression de MEK1 a peu d'effet sur la capacité de prolifération. Le deuxième projet, nous a permis d'observer que l'expression d'un mutant nucléaire de MEK1 dans les cellules IEC-6 transforme drastiquement les cellules. Une augmentation de prolifération, une résistance à l'anoikose, un dérèglement du cycle cellulaire, de l'instabilité chromosomique (CIN), de la tétra/aneuploïdie sont observés. La caractérisation des mécanismes responsables de cette localisation aberrante de MEK1/2 phosphorylés, a permis d'identifier la protéine Sef, un régulateur de la localisation cytoplasmique de MEK/ERK1/2. Nous avons démontré que l'expression d'une forme oncogénique de Ras (H-RasV12) inhibe l'expression de Sef, engendrant alors une accumulation nucléaire de MEK1/2 activés. Plus encore, la réexpression de Sef restaure la localisation cytoplasmique de MEK1/2 et renverse les propriétés tumorigéniques ainsi que l'aneuploïdie induite par Ras activé. Un troisième projet, visant la caractérisation des mécanismes associés à la CIN et à l'aneuploïde engendrés par l'activation aberrante de la voie de Ras-ERK1/2, a permis d'observer que l'hyperactivation de ERK1/2 induit des anomalies mitotiques menant à la binucléation. Une localisation erronée et une surexpression de la kinase Aurora A, de même que des protéines de passage du complexe chromosomique (CPC), Aurora B, Survivine et INCENP, sont observées. L'inhibition partielle de l'activation de ERK1/2 par de faible dose de PD184352, un inhibiteur de MEK1/2, est suffisante pour renverser la surexpression de ces régulateurs mitotiques, de même que corriger les anomalies de la mitose et réduire la tétra/aneuploïdie engendrée par Ras oncogénique. Ainsi, nous avons démontré, pour la première fois, que la voie des MAP kinases ERK1/2 est impliquée dans la CIN, la tétraploïdie et l'aneuploïdie. Nos résultats suggèrent que la perte de Sef est un événement oncogénique précoce, qui contribue à la localisation nucléaire aberrante de MEK1/2 qui est observée dans les tumeurs colorectales. Cette localisation anormale de MEK1/2 est associée à l'initiation de la transformation, la progression tumorale et la CIN, via l'activité soutenue de ERK1/2. Ces informations sont capitales et démontrent l’importance de la voie de signalisation Ras/Raf/MEK/ERK1/2 dans le processus de tumorigénèse colorectale.

Evaluating DNA damage response (DDR) activation in human prostate cancer

Introduction: Au Canada, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes et le plus mortel après les cancers du poumon et du côlon. Il y a place à optimiser le traitement du cancer de la prostate de manière à mettre en œuvre une médecine personnalisée qui s’adapte aux caractéristiques de la maladie de chaque patient de façon individuelle. Dans ce mémoire, nous avons évalué la réponse aux dommages de l’ADN (RDA) comme biomarqueur potentiel du cancer de la prostate. Les lésions potentiellement oncogènes de l'ADN déclenche une cascade de signalisation favorisant la réparation de l'ADN et l’activation des points de contrôle du cycle cellulaire pour préserver l’intégrité du génome. La RDA est un mécanisme central de suppression tumorale chez l’homme. La RDA joue un rôle important dans l’arrêt de la prolifération des cellules dont les génomes sont compromis, et donc, prévient la progression du cancer en agissant comme une barrière. Cette réponse cellulaire détermine également comment les cellules normales et cancéreuses réagissent aux agents utilisés pour endommager l'ADN lors du traitement du cancer comme la radiothérapie ou la chimiothérapie, en plus la présence d,un certain niveau de RDA dans les cellules du cancer de la prostate peuvent également influer sur l'issue de ces traitements. L’activation des signaux de la RDA peut agir comme un frein au cancer dans plusieurs lésions pré-néoplasiques de l'homme, y compris le cancer de la prostate. Il a été démontré que la RDA est augmentée dans les cellules de néoplasie intra- épithéliale (PIN) comparativement aux cellules prostatiques normales. Toutefois, le devient de la RDA entre le PIN et l’adénocarcinome est encore mal documenté et aucune corrélation n'a été réalisée avec les données cliniques des patients. Notre hypothèse est que les niveaux d’activation de la RDA seront variables selon les différents grades et agressivité du cancer de la prostate. Ces niveaux pourront être corrélés et possiblement prédire les réponses cliniques aux traitements des patients et aider à définir une stratégie plus efficace et de nouveaux biomarqueurs pour prédire les résultats du traitement et personnaliser les traitements en conséquence. Nos objectifs sont de caractériser l'activation de la RDA dans le carcinome de la prostate et corréler ses données avec les résultats cliniques. Méthodes : Nous avons utilisé des micro-étalages de tissus (tissue microarrays- TMAs) de 300 patients ayant subi une prostatectomie radicale pour un cancer de la prostate et déterminé le niveau d’expression de protéines de RDA dans le compartiment stromal et épithélial des tissus normaux et cancéreux. Les niveaux d’expression de 53BP1, p-H2AX, p65 et p-CHK2 ont été quantifiés par immunofluorescence (IF) et par un logiciel automatisé. Ces marqueurs de RDA ont d’abord été validés sur des TMAs-cellule constitués de cellules de fibroblastes normales ou irradiées (pour induire une activation du RDA). Les données ont été quantifiées à l'aide de couches binaires couramment utilisées pour classer les pixels d'une image pour que l’analyse se fasse de manière indépendante permettant la détection de plusieurs régions morphologiques tels que le noyau, l'épithélium et le stroma. Des opérations arithmétiques ont ensuite été réalisées pour obtenir des valeurs correspondant à l'activation de la RDA qui ont ensuite été corrélées à la récidive biochimique et l'apparition de métastases osseuses. Résultats : De faibles niveaux d'expression de la protéine p65 dans le compartiment nucléaire épithélial du tissu normal de la prostate sont associés à un faible risque de récidive biochimique. Par ailleurs, nous avons aussi observé que de faibles niveaux d'expression de la protéine 53BP1 dans le compartiment nucléaire épithéliale du tissu prostatique normal et cancéreux ont été associés à une plus faible incidence de métastases osseuses. Conclusion: Ces résultats confirment que p65 a une valeur pronostique chez les patients présentant un adénocarcinome de la prostate. Ces résultats suggèrent également que le marqueur 53BP1 peut aussi avoir une valeur pronostique chez les patients avec le cancer de la prostate. La validation d'autres marqueurs de RDA pourront également être corrélés aux résultats cliniques. De plus, avec un suivi des patients plus long, il se peut que ces résultats se traduisent par une corrélation avec la survie. Les niveaux d'activité de la RDA pourront éventuellement être utilisés en clinique dans le cadre du profil du patient comme le sont actuellement l’antigène prostatique spécifique (APS) ou le Gleason afin de personnaliser le traitement.