Novel immunotherapeutic strategies against human papillomavirus type 16 (HPV 16) induced lesions and cervical cancer

RESUME Le cancer du col de l'utérus, deuxième cause de mort par cancer chez la femme, a pu être associé à une infection par plusieurs types de virus du Papillome Humain (HPV), et en particulier HPV 16. Les vaccins prophylactiques sont efficaces à prévenir le cancer du col utérin alors que les lésions de haut grade sont généralement traitées par ablation chirurgicale et par d'éventuels traitements additionnels. Les risques de récurrence liés aux ablations et le taux de mortalité (50%) lié au cancer, démontrent le besoin de développer des stratégies alternatives afin de cibler les lésions précancéreuses. A ce jour, les vaccins thérapeutiques ont démontré peu de résultats cliniques, contrastant avec les régressions de tumeurs ectopiques observées après vaccination dans des modèles murins avec tumeurs associées à HPV. L'induction de réponses immunitaires protectrices dans la muqueuse génitale semble être cruciale pour l'efficacité des vaccins thérapeutiques HPV et évaluer leur efficacité dans un modèle murin avec tumeurs-HPV génitales représente un pré-requis important avant de procéder à des études cliniques. Par conséquent, nous avons établi un modèle murin orthotopique où des tumeurs se développent dans (a muqueuse génitale après une instillation intra-vaginale (i.vag) de cellules tumorales exprimant les oncogènes E6/E7 d'HPV 16 et transduites par un vecteur lentiviral codant la luciferase afin de suivre le développement de ces tumeurs in vivo par imagerie. La caractérisation histologique a démontré que les tumeurs grandissaient dans l'épithélium vaginal et en accord avec leur localisation, des cellules Τ CD8 spécifiques à E7 induites par la tumeur n'étaient détectées que dans la muqueuse génitale et les ganglions drainants. Une infiltration de cellules Τ régulatrices a aussi été mise en évidence, empêchant la régression spontanée de ces tumeurs. Par conséquent, ce modèle devrait être plus adéquat pour tester des stratégies thérapeutiques, étant donné qu'il partage certaines similarités immunologiques avec les lésions génitales naturelles causées par HPV. Etant donné que les oncogènes E6 et E7 d'HPV sont nécessaires à la maintenance du phénotype cancéreux des cellules cervicales, elles représentent des antigènes cibles pour la vaccination thérapeutique. Nous avons démontré que des souris immunisées par voie sous-cutanée (s.c.) avec une dose d'un vaccin à base de polypeptide E7 d'HPV 16 et d'adjuvants, présentaient de nombreuses cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans leurs organes lymphatiques mais également dans la muqueuse génitale. De plus, le manque de corrélation entre les réponses spécifiques mesurées dans la périphérie et dans la muqueuse génitale souligne la nécessité et l'importance de déterminer les réponses immunitaires localement là où les lésions dues à HPV se développent. Si une vaccination par voie muqueuse est plus propice à traiter/régresser des infections génitales/tumeurs que le voie parentérale est un sujet débattu. Nos données montrent que seule la voie s.c. était capable de régresser la quasi totalité des tumeurs génitales chez la souris bien que des réponses CD8 spécifiques à E7 similaires étaient mesurées dans la muqueuse génitale après des vaccinations intra-nasale et i.vag. Afin d'augmenter la réponse spécifique au vaccin dans la muqueuse génitale, des immunostimulants ont été administrés par voie i.vag après vaccination. Nous avons démontré qu'une application i.vag d'agonistes des Toll like receptors après une vaccination s.c. induisait de manière significative une augmentation des cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans la muqueuse génitale. Plus précisément et concernant les CpG et Poly l:C, l'effet était probablement associé à une attraction locale des cellules Τ CD8 et deuxièmement dépendait respectivement des voies de signalisation TLR9 et TLR3/Mda5. Finalement, cette stratégie combinatoire a permis de régresser des grosses tumeurs génitales chez la souris, suggérant qu'une telle immunothérapie pourrait adéquatement traiter des lésions dues à HPV chez les femmes. SUMMARY Cervical cancer is the second leading cause of cancer mortality in women worldwide and results from an infection with a subset of Human Papillomavirus (HPV), HPV 16 representing the most prevalent type. The available prophylactic vaccines are an effective strategy to prevent cervical cancer while already established high grade lesions usually require surgical ablation of lesion with possible additional treatments. Recurrence risks linked to conventional ablations and the high mortality (50%) related to cervical cancer demonstrate the need for alternative strategies like immunotherapies to target pre¬cancerous lesions. Until now, therapeutic vaccines only showed limited clinical results, which strongly contrast with the regression of ectopic tumors observed in the available murine HPV tumor models after vaccination. Induction of protective immune responses in the genital mucosa (GM) may be crucial for efficacy of HPV therapeutic vaccines and evaluating their efficacy in a murine model with genital HPV- tumors represents an important prerequisite for clinical trials. Thus, we have here established an orthotopic mouse model where tumors in the GM develop after an intravaginal (i.vag) instillation of HPV 16 E6/E7 oncogenes-expressing tumor cells transduced with a luciferase encoding lentivirus vector for in vivo imaging of tumor growth. Histological characterization showed that tumor grew within the vaginal epithelium and according to their mucosal location tumor- induced E7-specific CD8 Τ cells were restricted to the GM and genital draining lymph nodes together with high Τ regulatory cells infiltrates preventing spontaneous regression. Consequently, sharing several immunological similarities with natural genital HPV lesions, this novel genital tumor model may be more adequate to test therapeutic strategies. As E6 and/or E7 HPV oncogenes expression is required for the maintenance of the cancerous phenotype of cervical cells, they represent target antigens for therapeutic vaccination. We reported that mice subcutaneously (s.c.) immunized once with an adjuvanted HPV 16 E7 polypeptide vaccine harbored high E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in their lymphoid organs and more importantly in the GM. In addition, the lack of correlation between specific responses measured in the periphery with those measured in the GM highlighted the necessity and relevance to determine the immune responses locally where HPV 16-induced lesions develop. Whether a mucosal route of immunization is better to treat/regress genital infections/tumors than parenteral immunization is still debated. Our data shows that although similar E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells responses were measured in the GM upon mucosal routes of E7 vaccine delivery (nasal and vaginal immunizations), only the s.c immunization was able to regress at least all genital tumors in mice. To further increase the vaccine-specific responses in the GM, immunostimulatory agents were i.vag administrated after vaccination. We demonstrated that a single i.vag application of toll like receptor (TLR) agonists after a s.c. E7 vaccination induced a significant increase of E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in the GM. More precisely, regarding CpG and Poly l:C, the effect is most probably associated with a local attraction of total CD8 Τ cells and secondly depends on TLR9 and TLR3/Mda5 signaling pathways, respectively. Finally, this combinatorial strategy induced tumor regression in mice harboring large genital tumors, suggesting that such an immunotherapy could be adequate to treat HPV-induced lesions in women.

Hémato-oncologie pédiatrique: de la biologie cellulaire aux traitements ciblés et individualisés [Pediatric hemato-oncology: from cellular biology to individualized targeted therapies].

Progresses in pediatric oncology over the last decades have been dramatic and allow current cure rates above 80%. There are mainly due to multicentre clinical trials aiming at optimizing chemotherapy protocols as well as local therapies in a stepwise approach. Most of the new anticancer drugs currently in development are based on targeted therapies, directed to specific targets present only in or on tumor cells, like growth factor receptors, mechanisms involved in proliferation, DNA repair, apoptosis, tumor invasion or angiogenesis. Concerning bone marrow transplantation also, new strategic approaches are in advanced development. They aim at reducing treatment induced toxicity and enhancing efficacy at the same time. This short paper would like to point out these new technologies, which should be known by the general practitioner.

Régulation du processus métastatique tumoral par l'oxyde nitrique (NO), le TGF-β el les cellules de l'hôte

RESUME Nous avons étudié le rôle de deux molécules, le Transfon-ning Growth Factor (TGF-β) et l'oxyde nitrique (NO), dans le processus métastatique. Deux clones tumoraux ont été sélectionnés à partir d'un carcinome du côlon pour leur différence de potentiel tumorigénique dans des rats syngéniques. La croissance tumorale du clone progressif PROb a été corrélée à sa capacité à sécréter le TGF-β actif Cependant, la transfection du clone régressif REGb, sécrétant du TGF-β latent, par une vecteur codant pour le TGF-β bio-actif n'a pas permis d'induire le développement tumoral. Les deux clones tumoraux présentent des activités des protéases MMP-2, APN et DPPIV identiques et qui ne semblent pas modifiées par le TGF-β. L'interaction des cellules tumorales avec l'endothélium et l'activité de la NO synthase (iNOS) responsable de la synthèse de NO sont impliqués dans la progression de nombreux cancers. Le clone PROb, mais pas le clone REGb, inhibe l'activation de la iNOS des cellules endothéliales par sa sécrétion de TGF-β actif Les deux clones montrent cependant des propriétés d'adhésion identiques aux cellules endothéliales et sont capables d'inhiber par contact cellulaire direct l'activation de la iNOS endothéliale. Ceci suggère que ces contacts directs pourraient créer un micro-environnement favorable à la conversion du TGF-β latent en TGF-β actif ou à d'autres interactions moléculaires pouvant réguler l'activation endothéliale. Par ailleurs, les deux clones activent des macrophages du système nerveux central, organe où ils ne forment pas de métastases, mais pas les macrophages circulants, illustrant des mécanismes différentiels et spécifiques dans l'activation de différents types de cellules immunitaires. Afin de mieux comprendre le rôle du NO dans la dissémination métastatique, deux clones cellulaires différant par le taux d'activité de la iNOS ont été sélectionnés à partir de la lignée murine parentale de carcinome du sein EMT-6. Bien que le NO soit un inhibiteur potentiel de la prolifération cellulaire, les deux clones montrent des propriétés prolifératives identiques in vitro. Les cellules EMT-6H qui produisent peu de NO in vitro forment de nombreux nodules tumoraux pulmonaires in vivo corrélés à une mortalité significative des souris syngéniques injectées. Les cellules EMT-6J qui présentent une expression élevée de iNOS et de NO induisent de rares nodules tumoraux pulmonaires et peu de mortalité. Dans ce modèle, l'expression tumorale de NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. Les deux clones cellulaires ont des propriétés identiques d'adhésion et de prolifération mesurées in vitro sur des cellules endothéliales primaires isolées de différents organes et in vivo par une colocalisation identique dans les poumons de souris syngéniques 48h après leur injection. Les cellules EMT-6H présentent une activité MMP-2 plus élevée alors que les activités des protéases APN et DPPIV sont identiques dans les deux clones cellulaires. Le TGF-β soluble ainsi que les fibroblastes primaires bloquent la prolifération des deux clones cellulaires. Cependant, l'activation préalable des fibroblastes par du TGF-β restaure partiellement la prolifération du clone EMT-6H mais pas celle du clone EMT-6J. Ces résultats montrent que le rôle de molécules telles que le TGF-β et le NO tumoral dans la progression tumorale doit être considéré dans un contexte d'interactions des cellules tumorales avec les différentes types cellulaires de l'hôte: en particulier, notre travail souligne que les macrophages et les fibroblastes sont déterminants dans la progression métastatique des carcinomes du côlon ou du sein. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC Les métastases tumorales, disséminées et intraitables par chirurgie, représentent un problème majeur dans le traitement clinique du cancer. Elles sont dues à des cellules tumorales qui ont migré de leur site tumoral primaire, circulé et survécu dans le système vasculaire de l'hôte, échappé au système immunitaire, adhéré à et survécu sur l'endothélium des vaisseaux, et envahi le tissu sous-jacent où elles ont proliféré. Cette capacité à former des métastases implique de nombreux facteurs dont certains ont été identifiés mais dont le rôle reste controversé dans les différentes études. Nous nous sommes intéressés au rôle de l'oxyde nitrique (NO) et du facteur de croissance et de transformation cellulaire TGF-β. Dans les carcinomes du sein, l'expression des enzymes responsables de la synthèse de NO a été corrélée avec l'invasion tumorale mais aussi avec un pronostic favorable selon les études. Deux clones cellulaires ont été isolés à partir de la tumeur mammaire EMT-6 chez la souris. Le clone EMT-6H sécrète peu de NO et forme de nombreuses tumeurs dans les poumons des souris *entraînant leur décès. Le clone EMT-6J sécrète beaucoup de NO et ne se développe que peu dans les poumons. Dans ce modèle expérimental, le NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. L'analyse des interactions avec les cellules de l'hôte rencontrées lors de la formation de métastases pulmonaires a montré que les deux clones cellulaires adhérent et prolifèrent de manière similaire sur les cellules endothéliales tapissant l'intérieur des vaisseaux sanguins. L'arrêt des cellules tumorales dans les poumons ne permet donc pas d'expliquer la différence de croissance tumorale. Cependant, le clone agressif EMT-6H présente une activité élevée d'une protéase (MMP-2) qui lui permettrait par la suite d'envahir le tissu pulmonaire. Par ailleurs, l'activation des fibroblastes du tissu pulmonaire par le TGF-β, une molécule observée dans des conditions inflammatoires, permet au clone agressif EMT-6H de proliférer mais inhibe la croissance du clone EMT-6J. Dans un modèle expérimental de carcinome du côlon, le TGF-β est considéré favorable à la croissance tumorale. Isolées à partir de la même tumeur initiale, deux lignées de cellules ont des comportements opposés lorsqu'elles sont injectées sous la peau des rats. La capacité de la lignée PROb à former des tumeurs a été corrélée à la sécrétion de TGF-β actif L'introduction du gène codant pour le TGF-β actif dans la lignée REGb, qui ne sécrète pas de TGF-β actif et ne forme pas de tumeurs chez le rat, ne restaure pas leur potentiel tumorigénique. Dans ce modèle, l'expression de TGF-β actif ne semble donc pas suffisante à la croissance tumorale. Les interactions avec différents types cellulaires de l'hôte ont été étudiées. Les deux lignées tumorales adhérent de manière similaire sur les cellules endothéliales et sont capables d'inhiber leur activation, un mécanisme qui pourrait participer à la destruction. Les deux lignées activent les cellules immunitaires du système nerveux central, un organe où elles ne forment pas de métastase. Ces résultats suggèrent que la sélection des cellules métastatiques ne s'effectue pas sur l'endothélium des vaisseaux sanguins mais à des étapes ultérieures dans le micro- environnement cellulaire du nouvel organe colonisé. SUMMARY Metastasis results from the migration of tumor cells from their primary tumor, circulation through the bloodstream, attachment to the endothelium, and invasion of the surrounding tissue where they create a microenvironnement favoring their growth. This multistep process implies various cellular interactions and molecules. Among those, we were interested in the role of the Transforming Growth Factor beta (TGF-β) and the nitric oxide (NO). Two cell lines were isolated from a rat colon tumor and assessed for their metastatic potential in vivo. The PROb cell line that expresses active TGF-β formed subcutaneous tumors in rats while the REGb cell line that expresses only latent TGF-β did not. Transfection of REGb cells with a plasmid encoding for the active form of TGF-β failed to restore their metastatic ability. Thus TGF-β secretion is not sufficient to induce colon carcinoma progression. Activities of various proteases such as APN, DPPIV and MMP were similar in both cell lines and were not regulated by TGF-β. Interactions with the endothelium as well as NO synthase activity (iNOS) and local NO concentrations are believed to be crucial steps in cancer metastasis. Coculture of the two clones with endothelial cells inhibited the cytokine-triggered activation of the iNOS enzyme in primary rat endothelial cells but only PROb cells were capable of increasing the expression of IL-6, a protumoral interleukin that may participate in the impairment of the anti-tumoral immune response of the host. Both cell lines exhibited potential to activate microglial cells but not bone marrow-derived macrophages, pointing to a differential regulation of specialized immune cells. To better understand the conflicting role of NO in breast cancer progression, two cell clones were selected from the murine tumorigenic cell line EMT-6 based on their iNOS activity and NO secretion. Although NO has been shown to inhibit cell proliferation, the two cell clones exhibited similar proliferation rates in vitro. The EMT-6H cells expressed little NO and grew actively in the lungs of syngenic mice, leading to their death. Opposite results were observed with the EMT-6J cells. In these in vivo conditions, NO seems to impair tumor growth. Both clones exhibited similar in vitro adhesive properties to primary endothelial cells isolated from various mouse organs and similar localization in the lungs of mice 48 hours after injection. Sustained metalloproteinase MMP-2 activity was detected in the tumorigenic EMT-6H clone, but not in the EMT-6J cells while other proteases such as APN and DPPIV showed no difference. These results suggested that the two clones differed in invasion steps following adhesion to the endothelium and that NO did not participate in previous steps. Consistent with this, both soluble TGF-β and supernatants of cultures of mouse primary lung fibroblasts inhibited the growth of the two clones. However, previous activation of these fibroblasts with TGF-β restored the growth of the tumorigenic EMT-6H cells, but not of EMT-6J cells. Altogether, these results indicate that the role of a given molecule, such as NO or TGF-β, must be considered in a context of interaction of tumor cells with host cells. They further imply that interaction of tumor cells with specialized immune cells and with stromal cells of the colonized organ, rather than with the endothelium, are critical in regulating metastasis.

Prospective analysis of KRAS, BRAF, and PIK3CA mutations and EGFR copy number in patients (pts) with locally advanced rectal cancer: A translational substudy of a clinical trial (SAKK 41/07) evaluating the effect of neoadjuvant chemoradiation (CRT) with or without panitumumab

Background: Prognostic and predictive markers are of great importance for future study designs and essential for the interpretation of clinical trials incorporating an EGFR-inhibitor. The current study prospectively assessed and validated KRAS, BRAF and PIK3CA mutations in rectal cancer patients screened for the trial SAKK41/07 of concomitant preoperative radio-chemotherapy with or without panitumumab.Methods: Macrodissection was performed on pretreatment formalin fixed paraffin embedded biopsy tissue sections to arrive at a minimum of 50% of tumor cells. DNA was extracted with the Maxwell 16 FFPE Tissue LEV DNA purification kit. After PCR amplification, mutations were identified by pyrosequencing. We prospectively analysed pretreatment biopsy material from 149 rectal cancer pts biopsies for KRAS (exon 2 codon 12 [2-12] and 13 [2-13], exon 3 codon 59 [3-59]) and 61 [3-61], exon 4 codon 117 [4-117] and 146 [4-146]). Sixty-eight pts (KRASwt exon 2, 3 only) were further analysed for BRAF (exon 15 codon 600) and PIK3CA (exon 9 codon 542, 545 and 546, exon 20 codon 1043 [20-1043] and 1047 [20-1047]) mutations, and EGFR copy number by qPCR. For the calculation of the EGFR copy number, we used KRAS copy number as internal reference standard. The calculation was done on the basis of the two standard curves relative quantification method.Results: In 149 screened pts with rectal cancer, the prevalence of KRAS mutations was 36%. Among the 68 pts enrolled in SAKK 41/07 based on initially presumed KRASwt status (exon 2/codons 12+13), 18 pts (26%) had a total of 23 mutations in the RAS/PIK3CA-pathways upon validation analysis. Twelve pts had a KRAS mutation, 7 pts had a PIK3CA mutation, 3 pts had a NRAS mutation, 1 patient a BRAF mutation. Surprisingly, five of these pts had double- mutations, including 4 pts with KRAS plus PIK3CA mutations, and 1 pt with NRAS plus PIK3CA mutations. The median normalized EGFR copy number was 1. Neither mutations of KRAS, BRAF, and PIK3CA, nor EGFR copy number were statistically associated with the primary study endpoint pCR (pathological complete regression).Conclusions: The prevalence of KRAS mutations in rectal and in colon cancer appears to be similar. BRAF mutations are rare; PIK3CA mutations are more common (10%). EGFR copy number is not increased in rectal cancer. A considerable number or KRAS exon 2 wt tumors harbored KRAS exon 3+4 mutations. Further study is needed to determine if KRAS testing should include exons 2-4.

Covalent assembly of a soluble T cell receptor-peptide-major histocompatibility class I complex.

We used stepwise photochemical cross-linking for specifically assembling soluble and covalent complexes made of a T-cell antigen receptor (TCR) and a class I molecule of the major histocompatibility complex (MHC) bound to an antigenic peptide. For that purpose, we have produced in myeloma cells a single-chain Fv construct of a TCR specific for a photoreactive H-2Kd-peptide complex. Photochemical cross-linking of this TCR single-chain Fv with a soluble form of the photoreactive H-2Kd-peptide ligand resulted in the formation of a ternary covalent complex. We have characterized the soluble ternary complex and showed that it reacted with antibodies specific for epitopes located either on the native TCR or on the Kd molecules. By preventing the fast dissociation kinetics observed with most T cell receptors, this approach provides a means of preparing soluble TCR-peptide-MHC complexes on large-scale levels.

Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.

Pancreatic-specific expression of the glucose transporter type 2 gene: identification of cis-elements and islet-specific trans-acting factors.

A defect in glucose sensing of the pancreatic beta-cells has been observed in several animal models of type II diabetes and has been correlated with a reduced gene expression of the glucose transporter type 2 (Glut2). In a transgenic mouse model, expression of Glut2 antisense RNA in pancreatic beta-cells has recently been shown to be associated with an impaired glucose-induced insulin secretion and the development of diabetes. To identify factors that may be involved in the specific decrease of Glut2 in the beta-cells of the diabetic animal, an attempt was made to localize the cis-elements and trans-acting factors involved in the control of Glut2 expression in the endocrine pancreas. It was demonstrated by transient transfection studies that only 338 base pairs (bp) of the murine Glut2 proximal promoter are needed for reporter gene expression in pancreatic islet-derived cell lines, whereas no activity was detected in nonpancreatic cells. Three cis-elements, GTI, GTII, and GTIII, have been identified by DNAse I footprinting and gel retardation experiments within these 338 bp. GTI and GTIII bind distinct but ubiquitously expressed trans-acting factors. On the other hand, nuclear proteins specifically expressed in pancreatic cell lines interact with GTII, and their relative abundance correlates with endogenous Glut2 expression. These GTII-binding factors correspond to nuclear proteins of 180 and 90 kilodaltons as defined by Southwestern analysis. The 180-kilodalton factor is present in pancreatic beta-cell lines but not in an alpha-cell line. Mutation of the GTI or GTIII cis-elements decreases transcriptional activity directed by the 338-bp promoter, whereas mutation of GTII increases gene transcription. Thus negative and positive regulatory sequences are identified within the proximal 338 bp of the GLUT2 promoter and may participate in the islet-specific expression of the gene by binding beta-cell specific trans-acting factors.

A TARBP2-dependent miRNA expression profile underlies cancer stem cell properties and provides candidate therapeutic reagents in Ewing sarcoma.

We have recently demonstrated that human pediatric mesenchymal stem cells can be reprogrammed toward a Ewing sarcoma family tumor (ESFT) cancer stem cell (CSC) phenotype by mechanisms that implicate microRNAs (miRNAs). Here, we show that the miRNA profile of ESFT CSCs is shared by embryonic stem cells and CSCs from divergent tumor types. We also provide evidence that the miRNA profile of ESFT CSCs is the result of reversible disruption of TARBP2-dependent miRNA maturation. Restoration of TARBP2 activity and systemic delivery of synthetic forms of either of two of its targets, miRNA-143 or miRNA-145, inhibited ESFT CSC clonogenicity and tumor growth in vivo. Our observations suggest that CSC self-renewal and tumor maintenance may depend on deregulation of TARBP2-dependent miRNA expression.

Dual role of the antioxidant enzyme peroxiredoxin 6 in skin carcinogenesis.

The antioxidant enzyme peroxiredoxin 6 (Prdx6) is a key regulator of the cellular redox balance, particularly under stress conditions. We identified Prdx6 as an important player in different phases of skin carcinogenesis. Loss of Prdx6 in mice enhanced the susceptibility to skin tumorigenesis, whereas overexpression of Prdx6 in keratinocytes of transgenic mice had the opposite effect. The tumor-preventive effect of Prdx6, which was observed in a human papilloma virus 8-induced and a chemically induced tumor model, was not due to alterations in keratinocyte proliferation, apoptosis, or in the inflammatory response. Rather, endogenous and overexpressed Prdx6 reduced oxidative stress as reflected by the lower levels of oxidized phospholipids in the protumorigenic skin of Prdx6 transgenic mice and the higher levels in Prdx6-knockout mice than in control animals. In contrast to its beneficial effect in tumor prevention, overexpression of Prdx6 led to an acceleration of malignant progression of existing tumors, revealing a dual function of this enzyme in the pathogenesis of skin cancer. Finally, we found strong expression of PRDX6 in keratinocytes of normal human skin and in the tumor cells of squamous cell carcinomas, indicating a role of Prdx6 in human skin carcinogenesis. Taken together, our data point to the potential usefulness of Prdx6 activators or inhibitors for controlling different stages of skin carcinogenesis.

Role of transcription factor PROX1 in colon cancer metastasis

Initiation and progression of most colorectal cancers (CRCs) are driven by hyper-activation of the canonical Wnt/ß-catenin/TCF signaling pathway. However, a basal level of activation of this pathway is necessary for intestinal cell homeostasis; thus only CRC-specific effectors of this pathway could be exploited as potential clinical targets. PROX1 is an evolutionary conserved transcription factor with multiple roles in several tissues in embryogenesis, and increasing relevance in cancer. PROX1 is a colon cancer-specific Wnt target in the intestine, thus it might represent a therapeutic target. The role of PROX1 in promoting the transition from early to highly-dysplastic adenoma was previously described [1], Importantly, tumor metastasis is a leading cause of cancer-related mortality. Frequently, micrometastases are already present in patients at the time of diagnosis, therefore better understanding of the mechanisms regulating growth of macrometastatic lesions is important for the development of novel treatment approaches. In this study we showed that PROX1 is expressed in colon cancer stem cell and promotes the outgrowth of metastatic lesions. Firstly, we analyzed the expression of PROX1 in advanced CRCs and their metastases. We found that PROX1 over-expression is a feature of microsatellite stable tumors (~85% of microsatellite stable (MSS) CRCs), which generally have worse prognosis in comparison to microsatellite unstable CRCs. Analysis of primary CRCs and corresponding metastatic lesions showed that PROX1 expression is conserved, or increased in metastases. Further bioinformatics analysis of tumor and metastases gene expression profiles showed that PROX1 is co- expressed with stem cell and progenitor markers. Moreover, in inducible ApcmLgr5-EGFP-lres-CreERT2 model, Prox1+ cells marked a sub-population of Lgr5+ stem cells and subsequent transient amplifying cell population. Orthotopic model of CRC and lung colonization assays in mice demonstrated that PROX1 promotes tumor cell outgrowth in metastatic lesions, while it has no effect on primary tumor growth, invasion, and survival in circulation or cell extravasation. In vitro, PROX1 expressing tumor cells demonstrated strongly increased capacity to form spheroids, and increased survival and proliferation under hypoxic or nutrient-deprivation conditions. By monitoring cellular respiration under these conditions, we found that PROX1 expressing cells exhibit a better metabolic adaptation to changes in fuel source. Autophagy inhibitors, prevented growth both in vitro and in vivo of PROX1 expressing cells. Importantly, conditional inactivation of PROX1 after the establishment of metastases prevented further growth of macroscopic lesions resulting in stable disease. In summary, we identified a novel mechanism underlying the ability of metastatic colon cancer stem and progenitor cells to survive and grow in target organs through metabolic adaptation. Our results establish PROX1 as a key factor of CRC metastatic disease where it promotes survival of metastatic colon cancer stem-like cells, through their metabolic adaptation in sub-optimal microenvironments - L'initiation et la progression de la plupart des cancers colorectaux (CRC) sont entraînées par une hyper-activation de la voie métabolique Wnt/ß- caténine/TCF. Toutefois, un niveau d'activation minimal de Wnt est nécessaire pour l'homéostasie des cellules intestinales ; ainsi seuls des effecteurs spécifiques du CRC- de cette voie pourraient être exploités comme des cibles cliniques potentielles. PROX1 est un facteur de transcription évolutif conservé avec de multiples rôles dans plusieurs tissus durant l'embryogenèse et une pertinence croissante dans le cancer. PROX1 est une cible Wnt spécifique dans le cancer de l'intestin, donc il pourrait représenter une cible thérapeutique. Le rôle de PROX1 durant l'évolution de la maladie d'un stade précoce jusqu'à l'adénome hautement dysplasique a été décrit précédemment. Surtout, la métastase des tumeurs est une cause majeure de mortalité liée au cancer. Souvent, les micro-métastases sont déjà présentes chez les patients au moment du diagnostic, c'est pourquoi une meilleure compréhension des mécanismes régulant la croissance des lésions macrométastatiques est importante pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Dans cette étude, nous avons prouvé que PROX1 est exprimé dans les cellules souches du cancer du côlon et favorise l'apparition de lésions métastatiques. Nous avons d'abord analysé l'expression de PROX1 dans des CRC avancés ainsi que dans leurs métastases. Nous avons constaté que la surexpression de PROX1 est une caractéristique des tumeurs stables microsatellites (~85% du MSS CRC), qui ont généralement un pronostic défavorable par rapport aux microsatellites CRC instables. L'analyse des CRC primaires et de leurs métastases liées a montré que l'expression de PROX1 est conservée, voire augmentée dans les métastases. A l'aide d'une base de données de tumeurs et métastases, nous avons observé une co- régulation de PROX1 entre cellules souches et marqueurs de progéniteurs mais pas avec des cellules différenciées. De plus, en utilisant un modèle Apcm Lgr5-EGFP-IRES-CreERT2 inductible, les cellules Prox1+ ont marqué une sous-population de cellules LGR& capable de produire une lignée. Un modèle orthotopique de cancer colorectal et des essais de colonisation du poumon chez la souris ont démontré que PROX1 favorise l'excroissance des cellules tumorales dans les lésions métastatiques, alors qu'il n'a aucun effet sur la croissance tumorale primaire, l'invasion ou une extravasation des cellules. In vitro, les cellules tumorales exprimant PROX1 ont démontré une forte augmentation de leur capacité à former des sphéroïdes, ainsi qu'une augmentation de la survie et de la prolifération dans des conditions hypoxiques ou lors de privation de nutriments. En contrôlant la respiration cellulaire dans ces conditions, nous avons constaté que les cellules exprimant PROX1 présentent une meilleure adaptation métabolique à l'évolution des sources de carburant. Des inhibiteurs de l'autophagie, suggérant une approche thérapeutique potentielle, ont tué à la fois in vitro et in vivo les cellules exprimant PROX1. Surtout, l'inactivation conditionnelle de PROX1 après l'apparition de métastases a empêché la croissance des lésions macroscopiques résultant en une maladie stable. En résumé, nous avons identifié un nouveau mécanisme mettant en évidence la capacité des cellules souches du cancer du côlon métastatique à survivre et à se développer dans les organes cibles grâce à l'adaptation métabolique. Nos résultats définissent PROX1 comme un facteur clé du cancer colorectal métastatique en favorisant la survie des cellules souches métastatiques apparentées au cancer du colon grâce à leur adaptation métabolique aux microenvironnements défavorables.

Induction of transendothelial migration in normal and malignant human T lymphocytes.

Activated CD 3+ enriched human peripheral blood T cells exhibited potent capacity for transendothelial migration through HUVEC layers in the absence of T cell ***. In contrast, malignant human T cell lines *** no or negligible ability of transendothelial migration in the absence of chemoattractants. Time lapse studies of transendothelial migration of activated CD 3+ enriched peripheral blood T cells through a HUVEC layer showed that the first T cells were detected in the lower compartment of a tissue culture insert after 1 hour and that migration increased to reach a maximum of 25 x 10(4) T cells/hr after 24 hours. Adhesion assays of human T cell lines demonstrated that all T cell lines were capable of adhesion to HUVEC and that adhesion of T cells to HUVECs was primarily mediated by CD11a/CD18 and ICAM-1 interactions. Furthermore, transendothelial migration of CD 3+ enriched human peripheral blood T cells was inhibited by pretreating the T cells with anti-CD 18 monoclonal antibodies. The inability of malignant T cells to migrate through HUVEC layers in the absence of chemoattractants was not due to poor motility per se, since both normal and malignant T cells migrated well on extracellular matrix components as determined by using Boyden chambers. Crosslinking of alpha 1 beta 2 and alpha 4 beta 1 with immobilized monoclonal antibodies induced motile behaviour in activated CD 3 enriched human peripheral blood T cells but not in malignant T cell lines. In conclusion, the differences in the ability of transendothelial migration between normal and malignant human T cells in the absence of chemoattractants is primarily due to the differences in the capacity of alpha 1 beta 2 and alpha 4 beta 1 to trigger motile behaviour in the separate cell types.

Novel Agents Targeting the IGF-1R/PI3K Pathway Impair Cell Proliferation and Survival in Subsets of Medulloblastoma and Neuroblastoma.

The receptor tyrosine kinase (RTK)/phosphoinositide 3-kinase (PI3K) pathway is fundamental for cancer cell proliferation and is known to be frequently altered and activated in neoplasia, including embryonal tumors. Based on the high frequency of alterations, targeting components of the PI3K signaling pathway is considered to be a promising therapeutic approach for cancer treatment. Here, we have investigated the potential of targeting the axis of the insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) and PI3K signaling in two common cancers of childhood: neuroblastoma, the most common extracranial tumor in children and medulloblastoma, the most frequent malignant childhood brain tumor. By treating neuroblastoma and medulloblastoma cells with R1507, a specific humanized monoclonal antibody against the IGF-1R, we could observe cell line-specific responses and in some cases a strong decrease in cell proliferation. In contrast, targeting the PI3K p110α with the specific inhibitor PIK75 resulted in broad anti-proliferative effects in a panel of neuro- and medulloblastoma cell lines. Additionally, sensitization to commonly used chemotherapeutic agents occurred in neuroblastoma cells upon treatment with R1507 or PIK75. Furthermore, by studying the expression and phosphorylation state of IGF-1R/PI3K downstream signaling targets we found down-regulated signaling pathway activation. In addition, apoptosis occurred in embryonal tumor cells after treatment with PIK75 or R1507. Together, our studies demonstrate the potential of targeting the IGF-1R/PI3K signaling axis in embryonal tumors. Hopefully, this knowledge will contribute to the development of urgently required new targeted therapies for embryonal tumors.

FIST/HIPK3: a Fas/FADD-interacting serine/threonine kinase that induces FADD phosphorylation and inhibits fas-mediated Jun NH(2)-terminal kinase activation.

Fas is a cell surface death receptor that signals apoptosis. Several proteins have been identified that bind to the cytoplasmic death domain of Fas. Fas-associated death domain (FADD), which couples Fas to procaspase-8, and Daxx, which couples Fas to the Jun NH(2)-terminal kinase pathway, bind independently to the Fas death domain. We have identified a 130-kD kinase designated Fas-interacting serine/threonine kinase/homeodomain-interacting protein kinase (FIST/HIPK3) as a novel Fas-interacting protein. Binding to Fas is mediated by a conserved sequence in the COOH terminus of the protein. FIST/HIPK3 is widely expressed in mammalian tissues and is localized both in the nucleus and in the cytoplasm. In transfected cell lines, FIST/HIPK3 causes FADD phosphorylation, thereby promoting FIST/HIPK3-FADD-Fas interaction. Although Fas ligand-induced activation of Jun NH(2)-terminal kinase is impaired by overexpressed active FIST/HIPK3, cell death is not affected. These results suggest that Fas-associated FIST/HIPK3 modulates one of the two major signaling pathways of Fas.

Characterization of a selective antagonist of neuropeptide Y at the Y2 receptor. Synthesis and pharmacological evaluation of a Y2 antagonist.

Neuropeptide Y (NPY) is a potent inhibitor of neurotransmitter release through the Y2 receptor subtype. Specific antagonists for the Y2 receptors have not yet been described. Based on the concept of template-assembled synthetic proteins we have used a cyclic template molecule containing two beta-turn mimetics for covalent attachment of four COOH-terminal fragments RQRYNH2 (NPY 33-36), termed T4-[NPY(33-36)]4. This structurally defined template-assembled synthetic protein has been tested for binding using SK-N-MC and LN319 cell lines that express the Y1 and Y2 receptor, respectively. T4-[NPY(33-36)]4 binds to the Y2 receptor with high affinity (IC50 = 67.2 nM) and has poor binding to the Y1 receptor. This peptidomimetic tested on LN319 cells at concentrations up to 10 microM shows no inhibitory effect on forskolin-stimulated cAMP levels (IC50 for NPY = 2.5 nM). Furthermore, we used confocal microscopy to examine the NPY-induced increase in intracellular calcium in single LN319 cells. Preincubation of the cells with T4-[NPY(33-36)]4 shifted to the right the dose-response curves for intracellular mobilization of calcium induced by NPY at concentrations ranging from 0.1 nM to 10 microM. Finally, we assessed the competitive antagonistic properties of T4-[NPY(33-36)]4 at presynaptic peptidergic Y2 receptors modulating noradrenaline release. the compound T4-[NPY(33-36)]4 caused a marked shift to the right of the concentration-response curve of NPY 13-36, a Y2-selective fragment, yielding a pA2 value of 8.48. Thus, to our best knowledge, T4-[NPY(33-36)]4 represents the first potent and selective Y2 antagonist.

Melastatin Expression in Ocular Melanocytic Proliferations

Purpose: Melastatin (MLSN-1) belongs to the transient receptor potential (TRP) superfamilly of calcium-permeable channels, and has been reported to be a melanocyte-specific gene. In human cutaneous melanoma, MLSN-1 mRNA expression displays a pattern of inverse correlation to disease free survival. We describe the patterns of MLSN-1 mRNA expression in conjunctival nevi, conjunctival melanoma, and uveal melanoma. Methods: In situ hybridization using two S35-labelled riboprobes for MLSN-1 was performed on formalin-fixed, paraffin-embedded tissues. A control probe for H4 histone was used to confirm mRNA integrity in these archival tissues. The 21 ocular melanocytic lesions studied included 5 conjunctival nevi, 6 conjunctival melanomas, and 10 enucleated eyes with uveal melanoma. The minimal requirement for interpretation of MLSN-1 mRNA loss was the presence of only background signal in a focus of at least 5 adjacent melanocytic cells. Results: Ubiquitous expression of MLSN-1 mRNA was found in conjunctival melanocytes in the non-lesional epithelium adjacent to the conjunctival melanocytic proliferations and in all 5 conjunctival nevi studied. Four different patterns of MLSN-1 mRNA expression were observed in conjunctival melanomas: one case showed complete preservation of MLSN-1 mRNA, two cases showed diffuse scattered loss of MLSN-1 mRNA, two cases showed focal clonal loss of MLSN-1 mRNA expression, and one case had no detected MLSN-1 mRNA. In uveal melanomas, MLSN-1 mRNA expression was partially preserved in two cases, lost by a clearly delimited subset of tumor cells (focal clonal loss) in four cases, and was not detectable in the entire tumor in four cases. MLSN-1 mRNA expression was also found in the normal iris, ciliary and choroidal melanocytes as well as in the retinal pigmented epithelium and in the inner nuclear layer of the retina. Conclusions: The patterns of MLSN-1 mRNA expression in the ocular melanocytic proliferations are similar to those reported in cutaneous melanocytic proliferations. In the conjunctiva, MLSN-1 mRNA expression appeared to correlate with tumor progression; all the benign conjunctival nevi had preserved expression of MLSN-1 mRNA and most of the conjunctival melanomas partial or complete loss of expression. In uveal melanoma, patterns of melastatin expression ranging from partial preservation to complete loss were found. Additional studies of a large number of ocular melanocytic proliferations may show a correlation with tumor progression and prognosis similar to that observed in cutaneous melanoma.