Development of Ewing's sarcoma from primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells.

Ewing's sarcoma is a member of Ewing's family tumors (EFTs) and the second most common solid bone and soft tissue malignancy of children and young adults. It is associated in 85% of cases with the t(11;22)(q24:q12) chromosomal translocation that generates fusion of the 5' segment of the EWS gene with the 3' segment of the ETS family gene FLI-1. The EWS-FLI-1 fusion protein behaves as an aberrant transcriptional activator and is believed to contribute to EFT development. However, EWS-FLI-1 induces growth arrest and apoptosis in normal fibroblasts, and primary cells that are permissive for its putative oncogenic properties have not been discovered, hampering basic understanding of EFT biology. Here, we show that EWS-FLI-1 alone can transform primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells and generate tumors that display hallmarks of Ewing's sarcoma, including a small round cell phenotype, expression of EFT-associated markers, insulin like growth factor-I dependence, and induction or repression of numerous EWS-FLI-1 target genes. These observations provide the first identification of candidate primary cells from which EFTs originate and suggest that EWS-FLI-1 expression may constitute the initiating event in EFT pathogenesis.

Identification of cancer stem cells in Ewing's sarcoma

Summary : Cancer stem cells (CSC) that display tumor-initiating properties have recently been identified in several distinct types of malignancies, holding promise for more effective therapeutic strategies. However, evidence of such cells in sarcomas, which include some of the most aggressive and therapy-resistant tumors, has not been demonstrated to date. Here, we .identify and characterize cancer stem cells in Ewing's sarcoma family tumors (ESPY), a highly aggressive pediatric malignancy believed to be of mesenchymal stem cell (MSC) origin. Using magnetic bead cell separation of primary ESFT, we have isolated a subpopulation of CD133+ tumor cells that display the capacity to initiate and sustain tumor growth through serial transplantation in NOD/SCID mice, re-establishing at each in vivo passage the parental tumor phenotype and hierarchical cell organization. Consistent with the plasticity of MSCs, in vitro differentiation assays showed that the CD133+ cell population retained the ability to differentiate along adipogenic, osteogenic and chondrogenic lineages. Quantitative Real-Time PCR analysis of genes implicated in stem cell maintenance revealed that CD133+ ESFT cells express significantly higher levels of OCT4 and NANOG than their CD133- counterparts. Taken together, our observations provide the first identification of ESFT cancer stem cells (ET-CSC) and demonstration of their mesenchymal stem cell properties, a critical step toward a better biological understanding and rational therapeutic targeting of these tumors. Résumé : Des cellules souches tumorales avec des propriétés exclusives d'initiation tumorale ont récemment été identifiées dans différents types de cancers, permettant ainsi d'espérer le développement de thérapies plus efficaces. Cependant, l'existence de telles cellules dans les sarcomes, un sous-groupe de cancers d'origine mésenchymateuse très agressifs, n'a pas encore été démontrée. Dans ce travail de recherche, nous identifions et caractérisons des cellules souches tumorales dans le sarcome d'Ewing, une tumeur pédiatrique très agressive vraisemblablement dérivée de cellules souches mésenchymateuses (MSC). Afin de séparer des populations cellulaires dans des échantillons primaires de sarcome d'Ewing, nous avons utilisé des billes magnétiques couplées à des anticorps monoclonaux. Ceci nous a permis d'isoler une sous-population de cellules tumorales CD133+ qui ont la capacité d'initier et de maintenir la croissance tumorale dans des xénotransplantations en série effectuées dans des souris immunodéficientes NOD/SCID. Ces cellules reétablissent à chaque passage in vivo le phénotype de la tumeur d'origine ainsi que son organisation hiérarchique. En accord avec la plasticité des MSC, des tests de différentiation in vitro ont montré que les cellules CD133+ maintiennent la capacité de se différentier en adipocytes, ostéocytes et chondrocytes. Une analyse par PCR quantitative de gènes impliqués dans le maintien des cellules souches a montré que les cellules CD133+ expriment un niveau beaucoup plus élevé de OCT4 and NANOG que les cellules CD133-. En résumé, nos observations constituent la première identification de cellules souches tumorales dans le sarcome d'Ewing et démontrent leur propriété de cellules souches mésenchymateuses. Ceci constitue une étape clé vers une meilleure compréhension biologique et une meilleure approche thérapeutique de ces tumeurs.

Let-7a Is a Direct EWS-FLI-1 Target Implicated in Ewing's Sarcoma Development.

Ewing's sarcoma family tumors (ESFT) are the second most common bone malignancy in children and young adults, characterized by unique chromosomal translocations that in 85% of cases lead to expression of the EWS-FLI-1 fusion protein. EWS-FLI-1 functions as an aberrant transcription factor that can both induce and suppress members of its target gene repertoire. We have recently demonstrated that EWS-FLI-1 can alter microRNA (miRNA) expression and that miRNA145 is a direct EWS-FLI-1 target whose suppression is implicated in ESFT development. Here, we use miRNA arrays to compare the global miRNA expression profile of human mesenchymal stem cells (MSC) and ESFT cell lines, and show that ESFT display a distinct miRNA signature that includes induction of the oncogenic miRNA 17-92 cluster and repression of the tumor suppressor let-7 family. We demonstrate that direct repression of let-7a by EWS-FLI-1 participates in the tumorigenic potential of ESFT cells in vivo. The mechanism whereby let-7a expression regulates ESFT growth is shown to be mediated by its target gene HMGA2, as let-7a overexpression and HMGA2 repression both block ESFT cell tumorigenicity. Consistent with these observations, systemic delivery of synthetic let-7a into ESFT-bearing mice restored its expression in tumor cells, decreased HMGA2 expression levels and resulted in ESFT growth inhibition in vivo. Our observations provide evidence that deregulation of let-7a target gene expression participates in ESFT development and identify let-7a as promising new therapeutic target for one of the most aggressive pediatric malignancies.

Drug uptake in a rodent sarcoma model after intravenous injection or isolated lung perfusion of free/liposomal doxorubicin.

The distribution of free and liposomal doxorubicin (Liporubicin) administered by intravenous injection (IV) or isolated lung perfusion (ILP) was compared in normal and tumor tissues of sarcoma bearing rodent lungs. A single sarcomatous tumor was generated in the left lung of 35 Fischer rats, followed 10 days later by left-sided ILP (n=20) or IV drug administration (n=12), using 100 microg and 400 microg free or liposomal doxorubicin, respectively. The tumor and lung tissue drug concentration was measured by HPLC. Free doxorubicin administered by ILP resulted in a three-fold (100 microg) and 10-fold (400 microg) increase of the drug concentration in the tumor and normal lung tissue compared to IV administration. In contrast, ILP with Liporubicin resulted in a similar drug uptake in the tumor and lung tissue compared to IV injection. For both drug formulations and dosages, ILP resulted in a higher tumor to lung tissue drug ratio but also in a higher spatial heterogeneity of drug distribution within the lung compared to IV administration. ILP resulted in a higher tumor to lung tissue drug ratio and in a more heterogeneous drug distribution within the lung compared to IV drug administration.

Cuantificación de las partículas de polietileno en líquido sinovial tras artroplastia total de rodilla, utilizando un polietileno convencional o uno altamente entrecruzado: estudio preliminar y protocolo de estudio

La formació de partícules de polietilè és la principal causa de osteòlisi i per tant de fracàs a l’artroplàstia total de genoll. El nostre objectiu és comparar, in vivo, el nombre de partícules que es formen amb un polietilè convencional amb un altament entrecreuat, esperant que el segon cas el nombre sigui més petit. Utilitzem una tècnica de aïllament de partícules en líquid sinovial ja descrita, que reproduïm a l’estudi preliminar. Presentem un protocol d’estudi prospectiu a doble cec, on s’estudiaran pacients amb artroplàstia de genoll d’un any d’evolució.

Ultrastructural study of the TG180 murine sarcoma cell invasion by Toxoplasma gondii: comparison between in vivo and in vitro cell cultures

Infection of non-adherent TG180 murine sarcoma cells with Toxoplasma gondii was compared, at the ultrastructural level, in both in vivo and in vitro conditions. Suspensions of 3.0 x 10(6) TG180 cells infected in vitro with 1.0 x 10(6) parasites of the RH strain were harvested between the first and 6th day post-infection and processed for transmission electron microscopy. In vivo infection was made by intraperitoneal inoculation in mice of 1.0 x 10(6) TG180 cells, that were co-inoculated with a parasite suspension at the same cell concentration. Cells were harvested 10, 20, 30 min and 24, 48 h post-inoculation and processed for transmission electron microscopy at the same conditions of the in vitro culture. It was observed TG180 murine sarcoma cells with intense and equivalent intracellular parasitism in both conditions. Host cells with parasitophorous vacuoles containing up to 16 parasites, as well as parasites undergoing mitoses or presenting a bradyzoite-like morphology, were frequently seen in both culture methods.

Progresión tumoral y búsqueda de nuevas dianas terapéuticas en la familia de tumores del sarcoma de Ewing: función biológica de la caveolina-1

El sarcoma de Ewing es el segundo tumor óseo infantil más frecuente y presenta una alta incidencia de enfermedad metastática. Este tipo de tumores presentan una traslocación génica característica que da origen a una proteína de fusión, normalmente EWS/FLI1. Esta proteína de fusión actúa como factor de transcripción aberrante regulando la expresión de diferentes genes implicados en la iniciación, mantenimiento y progresión del tumor. Nuestro grupo describió como uno de estos genes diana a la caveolina 1 (CAV1) describiendo además su papel determinante en el fenotipo maligno del sarcoma de Ewing, en la tumorigénesis y en la resistencia a apoptosis inducida por quimioterapia. Para investigar el papel concreto de CAV1 en el proceso metastático de este sarcoma, creamos un modelo de baja expresión de CAV1 en líneas celulares de sarcoma de Ewing y determinamos cambios en su capacidad migratoria, invasiva y metastática. En los ensayos in vitro hallamos una menor capacidad migratoria de las células knockdown de CAV1 y una reducción en la expresión de MMP9 y en la actividad de MMP2. La regulación de la actividad de MMP2 parece estar relacionada con la posible regulación que ejerce CAV1 en la función de MT1-MMP, proteína fundamental para la activación de MMP2. Por otro lado, en este estudio proponemos que CAV1 promueve la expresión de MMP9 tanto transcripcionalmente, regulando la vía de señalización ERK1/2, como a nivel post-transcripcional regulando la vía RSK1/rpS6. Además, en los ensayos de metástasis experimental in vivo las células knockdown de CAV1 presentaron una menor incidencia de metástasis pulmonar, hecho que correlacionó con una disminución en la expresión de SPARC, una proteína de adhesión importante en procesos metastáticos. En resumen, nuestros resultados evidencian la importancia de CAV1 en el proceso metastático del sarcoma de Ewing.

Evaluation of tumor vascularisation in two rat sarcoma models for studying isolated lung perfusion : Injection route determines the origin of tumour vessels

Résumé Introduction: La perfusion isolée cytostatique du poumon est une technique attractive qui permet l'administration des doses élevées d'un agent cytostatique tout en épargnant dans la mesure du possible la circulation systémique. Cependant, la perfusion de l'artère pulmonaire risque d'épargner le territoire pulmonaire vascularisé par l'intermédiaire des artères bronchiques, ce qui pourrait diminuer l'efficacité de ce traitement au cas où la lésion ciblée est vascularisée par les artères bronchiques. Ce travail est destiné au développement d'un modèle tumoral au niveau des poumons de rongeur (rat) porteur d'un sarcome pulmonaire afin de déterminer si la voie d'injection des cellules tumorales (intraveineuse, versus intratumorale) influencera la vascularisation des tumeurs (provenant du système artères pulmonaires ou artères bronchiques). Méthod: Des tumeurs de sarcomes pulmonaires ont été générées par injection d'une suspension cellulaire de sarcome, soit par injection intraveineuse, soit directement dans le parenchyme pulmonaire par thoracotomie. Ensuite, une perfusion isolée du poumon porteur de la tumeur à l'aide de l'encre a été effectuée, soit par l'artère pulmonaire, soit par le système des artères bronchiques. La distribution de l'encre dans les vaisseaux tumoraux ainsi que dans les vaisseaux non tumoraux du poumon adjacent a été investiguée à l'aide d'une analyse histologique des poumons perfusés. Résultat: L'administration intraveineuse et intratumorale de la suspension de cellules tumorales résulte en des tumeurs similaires sur le plan histologique. Néanmoins, l'injection intra-parenchymateuse démontre des tumeurs plus homogènes et avec un développement plus prédictible, était associée à une survie plus longue qu'après injection intraveineuse. Les analyses histologiques après perfusion isolée à l'aide de l'encre démontre que les tumeurs résultant de l'injection intraveineuse ont développé une vascularisation se basant sur le système d'artères pulmonaires tandis que les tumeurs émergeant après injection intraparenchymateuse ont développé une vascularisation provenant du système des artères bronchiques. Conclusion: Ce travail démontre pour la première fois l'importance du mode de génération de tumeurs pulmonaires en ce qui concerne leur future vascularisation, ce qui pourrait avoir un impact sur leur traitement par perfusion isolée du poumon. Abstract Isolated cytostatic lung perfusion (ILP) is an attractive technique allowing delivery of a high-dose of cytostatic agents to the lungs while limiting systemic toxicity. In developing a rat model of ILP, we have analysed the effect of the route of tumour cell injection on the source of tumour vessels. Pulmonary sarcomas were estab¬lished by injecting a sarcoma cell suspension either by the intravenous (i.v.) route or directly into the lung paren¬chyma. Ink perfusion through either pulmonary artery (PA) or bronchial arteries (BA) was performed and the characteristics of the tumour deposits defined. i.v. and direct injection methods induced pulmonary sarcoma nodules, with similar histological features. The intraparenchymal injection of tumour cells resulted in more reli¬able and reproducible tumour growth and was associat¬ed with a longer survival of the animals. i.v. injected tumours developed a PA-derived vascular tree whereas directly injected tumours developed a BA-derived vasculature.

Early occurrence of lung adenocarcinoma and breast cancer after radiotherapy of a chest wall sarcoma in a patient with a de novo germline mutation in TP53.

We report a 26-year-old female patient who was diagnosed within 4 years with chest sarcoma, lung adenocarcinoma, and breast cancer. While her family history was unremarkable, DNA sequencing of TP53 revealed a germline de novo non-sense mutation in exon 6 p.Arg213X. One year later, she further developed a contralateral ductal carcinoma in situ, and 18 months later a jaw osteosarcoma. This case illustrates the therapeutic pitfalls in the care of a young cancer patient with TP53 de novo germline mutations and the complications related to her first-line therapy. Suggestion is made to use the less stringent Chompret criteria for germline TP53 mutation screening. Our observation underlines the possibly negative effect of radiotherapy in generating second tumors in patients with a TP53 mutation. We also present a review of six previously reported cases, comparing their cancer phenotypes with those generally produced by TP53 mutations.

Distribution of free and liposomal doxorubicin after isolated lung perfusion in a sarcoma model

Rapport de synthèse : Introduction : La perfusion isolée du poumon à l'aide de Doxorubicine libre et une nouvelle forme de Doxorubicine liposomale pégylée (Liporubicine) est comparé en terme de pénétration et accumulation de Doxorubicine dans le tissu tumoral et pulmonaire dans un modèle de rats porteurs de tumeur sarcomateuse au niveau du poumon gauche. Matériel et méthode : Une tumeur sarcomateuse unique a été générée dans le poumon gauche de 39 Fischer rats, suivi 10 jours plus tard, par une perfusion isolée du poumon gauche (n =36) avec Doxorubicine libre (n=18) et Liporubicine (n=18) à une dose de 100 µg (n=9) et 400 µg (n=9) pour chaque formulation de Doxorubicine. Dans chaque poumon perfusé, la concentration de l'agent cytostatique et sa distribution ont été investiguées dans la tumeur et trois parties du poumon normal par HLPC (n=6) et par microscopie de florescence (n=3). Des analyses histologiques et inmunohistochimiques (facteur von Willebrand) ont été effectuées sur trois animaux non traités. Résultats : Les tumeurs sarcomateuses dans les animaux de contrôle démontraient une bonne vascularisation avec de fines branches capillaires qui étaient présentes partout dans les tumeurs. La perfusion isolée du poumon démontrait une distribution de l'agent cytostatique d'une manière hétérogène dans le poumon perfusé et une concentration de Doxorubicine inférieure dans les tumeurs par rapport au tissu pulmonaire sein pour les deux formulations de Doxorubicine et les deux doses appliquées. La perfusion isolée du poumon avec Doxorubicine libre démontrait une concentration significativement plus élevée que Liporubicine dans la tumeur et le parenchyme pulmonaire pour les deux doses appliquées (p < 0,01). Néanmoins, le coefficient de concentration tumorale et pulmonaire était plus bas pour Doxorubicine libre que pour Liporubicine pour une dose de 100 µg (0.27 ± 0.1 vs 0.53 ± 0.5, p=0.23) tandis qu'il était similaire pour les deux formulations de Doxorubicine à une dose de 400 µg (0.67 ± 0.2 vs 0.54 ± 0.2, p=0.34). Les deux formulations de Doxorubicine émergeaient un signal de fluorescence provenant de tous les compartiments du parenchyme pulmonaire mais seulement un signal sporadique et faible émergeant des tumeurs, provenant de la périphérie de la tumeur et des vaisseaux situés à l'intérieur de la tumeur, pour les deux doses appliquées. Conclusion : La perfusion isolée du poumon démontrait une distribution hétérogène de la Doxorubicine et sa forme liposomale dans le poumon perfusé et une accumulation plus faible dans la tumeur que dans le tissu parenchymateux adjacent pour les deux formulations de Doxorubicine et les deux doses appliquées.

Cellular immune responses and disease control in acute AIDS-associated Kaposi's sarcoma.

Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) specific T cell responses and KSHV viremia were analyzed in seven HIV-infected patients with active Kaposi's sarcoma lesions who initiated highly active antiretroviral therapy, and were compared between patients with improved Kaposi's sarcoma and those with progressive Kaposi's sarcoma requiring further systemic chemotherapy. Patients with controlled Kaposi's sarcoma disease demonstrated undetectable Kaposi's sarcoma viremia together with KSHV-specific CD8 T cells secreting interferon-gamma and tumor necrosis factor-alpha, whereas progressors showed increasing viremia with weak or no T-cell responses. These data point toward a potential role of KSHV-specific immunity in the control of AIDS-associated Kaposi's sarcoma.

Kaposi sarcoma incidence in the Swiss HIV Cohort Study before and after highly active antiretroviral therapy.

Between 1984 and 2006, 12 959 people with HIV/AIDS (PWHA) in the Swiss HIV Cohort Study contributed a total of 73 412 person-years (py) of follow-up, 35 551 of which derived from PWHA treated with highly active antiretroviral therapy (HAART). Five hundred and ninety-seven incident Kaposi sarcoma (KS) cases were identified of whom 52 were among HAART users. Cox regression was used to estimate hazard ratios (HR) and corresponding 95% confidence intervals (CI). Kaposi sarcoma incidence fell abruptly in 1996-1998 to reach a plateau at 1.4 per 1000 py afterwards. Men having sex with men and birth in Africa or the Middle East were associated with KS in both non-users and users of HAART but the risk pattern by CD4 cell count differed. Only very low CD4 cell count (<50 cells microl(-1)) at enrollment or at HAART initiation were significantly associated with KS among HAART users. The HR for KS declined steeply in the first months after HAART initiation and continued to be low 7-10 years afterwards (HR, 0.06; 95% CI, 0.02-0.17). Thirty-three out of 52 (63.5%) KS cases among HAART users arose among PWHA who had stopped treatment or used HAART for less than 6 months.

EWS-FLI1 Utilizes Divergent Chromatin Remodeling Mechanisms to Directly Activate or Repress Enhancer Elements in Ewing Sarcoma.

The aberrant transcription factor EWS-FLI1 drives Ewing sarcoma, but its molecular function is not completely understood. We find that EWS-FLI1 reprograms gene regulatory circuits in Ewing sarcoma by directly inducing or repressing enhancers. At GGAA repeat elements, which lack evolutionary conservation and regulatory potential in other cell types, EWS-FLI1 multimers induce chromatin opening and create de novo enhancers that physically interact with target promoters. Conversely, EWS-FLI1 inactivates conserved enhancers containing canonical ETS motifs by displacing wild-type ETS transcription factors. These divergent chromatin-remodeling patterns repress tumor suppressors and mesenchymal lineage regulators while activating oncogenes and potential therapeutic targets, such as the kinase VRK1. Our findings demonstrate how EWS-FLI1 establishes an oncogenic regulatory program governing both tumor survival and differentiation.