969 resultados para Embryonal Carcinoma Stem Cells
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Transforming growth factor-β1 (TGF-β1) plays an important role in the fibrogenic process in the liver. The aim of the present study was to explore the action of TGF-β1 on fibronectin expression in rat hepatic stem-like cells and the underlying mechanisms. The level of fibronectin expression was determined in hepatic stem-like cells (WB cells) before and after TGF-β1 stimulation by RT-PCR and Western blot methods. Using immunogold transmission electron microscopy and the Western blot method, we observed the result of the expression and the distribution of cAMP, phosphorylated Smad3 and Smad7 before and after TGF-β1 treatment. The levels of fibronectin expression in both mRNA and protein increased 4- to 5-fold after TGF-β1 stimulation, reaching an optimum level after 8 h and then gradually falling back. Similarly, TGF-β1 stimulation resulted in an increase of cAMP in WB cells, peaking at 8 h. After treatment with TGF-β1 for 24 h, the expression of cAMP gradually decreased. In addition, we found that TGF-β1 treatment also contributed to the increased expression and to changes in cellular distribution of phosphorylated Smad3 (translocation from the cytoplasm to the nucleus) and Smad7 (translocation from the nucleus to the cytoplasm) in WB cells. The present study demonstrates that TGF-β is involved in the fibrogenic process in hepatic stem cells through up-regulation of fibronectin expression, and the mechanisms underlying this process may be associated with the activation of cAMP and Smad pathways.
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Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.
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Introducción: El carcinoma de mama es el tumor maligno más frecuente entre las mujeres y representa una significativa mortalidad en los países en vías de desarrollo. Según datos del Instituto Nacional de Cancerología en el 2010 se reportaron 672 nuevos casos de cáncer de mama, lo que representó el 18% de todos los tumores malignos en mujeres. Durante las últimas 3 décadas las técnicas quirúrgicas para el tratamiento del cáncer de mama han presentado un cambio significativo y proponen disminución de procedimientos agresivos y radicales, intervenciones como: mastectomía radical modificada, cirugía conservadora y la disección de ganglio centinela son ejemplos claros de esta evolución asociado al incremento de la reconstrucción mamaria inmediata. Metodología: Estudio observacional tipo cohorte retrospectivo en el cual se revisó una base de datos de pacientes con cáncer de mama de las cuales 632 fueron sometidas a mastectomía radical con preservación de piel y complejo areola-pezón y mastectomía radical con preservación de piel sin preservación del complejo areola-pezón, los dos procedimientos asociados a reconstrucción mamaria inmediata y se comparó la frecuencia de recaída local entre los dos grupos. Resultados: De las 632 pacientes estudiadas al 30.5% se les realizo preservación del complejo areola pezón. Las mujeres a quienes se les realizó preservación del complejo areola pezón presentaron menor sobrevida a la recaída local a 10 años (80.51%) comparado con las mujeres a quienes no se les preservó el complejo areola pezón (87.40%), sin embargo no se encontró diferencia estadísticamente significativa para determinar que las probabilidades de sobrevida sean diferentes. Discusión: No se evidenció diferencia estadísticamente significativa entre los 2 procedimientos quirúrgicos (con y sin preservación del complejo areola pezón) en relación a la recaída local, estudios retrospectivos no han evidenciado una mayor tasa de recaídas locales en pacientes a quienes se les preserva el complejo areola-pezón, sin embargo hacen falta estudios prospectivos y aleatorizados que puedan otorgar un mayor sustento científico que garantice la seguridad de la preservación del complejo areola-pezón.
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Nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) exert pivotal roles in synaptic transmission, neuroprotection and differentiation. Particularly, homomeric alpha 7 receptors participate in neurite outgrowth, presynaptic control of neurotransmitter release and Ca(2+) influx. However, the study of recombinant alpha 7 nAChRs in transfected cell lines is difficult due to low expression of functional receptor channels. We show that PC12 pheochromocytoma cells induced to differentiation into neurons are an adequate model for studying differential nAChR gene expression and receptor activity. Whole-cell current recording indicated that receptor responses increased during the course of differentiation. Transcription of mRNAs coding for alpha 3, alpha 5, alpha 7, beta 2 and beta 4 subunits was present during the course of differentiation, while mRNAs coding for alpha 2, alpha 4 and beta 3 subunits were not expressed in PC12 cells. alpha 7 subunit expression was highest following 1 day of induction to differentiation. Activity of alpha 7 nAChRs, however, was most elevated on day 2 as revealed by inhibition experiments in the presence of 10 nM methyllycaconitine, rapid current decay and receptor responsiveness to the alpha 7 agonist choline. Increased alpha 7 receptor activity was noted when PC12 were induced to differentiation in the presence of choline, confirming that chronic agonist treatment augments nAChR activity. In summary, PC12 cells are an adequate model to study the role and pharmacological properties of this receptor during neuronal differentiation.
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Neural differentiation has been extensively studied in vitro in a model termed neurospheres, which consists of aggregates of neural progenitor cells. Previous studies suggest that they have a great potential for the treatment of neurological disorders. One of the major challenges for scientists is to control cell fate and develop ideal culture conditions for neurosphere expansion in vitro, without altering their features. Similar to human neural progenitors, rat neurospheres cultured in the absence of epidermal and fibroblast growth factors for a short period increased the levels of beta-3 tubulin and decreased the expression of glial fibrillary acidic protein and nestin, compared to neurospheres cultured in the presence of these factors. In this work, we show that rat neurospheres cultured in suspension under mitogen-free condition presented significant higher expression of P2X2 and P2X6 receptor subunits, when compared to cells cultured in the presence of growth factors, suggesting a direct relationship between P2X2/6 receptor expression and induction of neuronal differentiation in mitogen-free cultured rat neurospheres.
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The low level laser therapy (LLLT) has shown to be effective in promoting the proliferation of different cells in vitro, including keratinocytes, osteoblasts, endothelial cells and stem cells. It has been speculated that the biostimulatory effect of LLLT could cause undesirable enhancement of tumor growth in neoplastic diseases, since the malignant cells are more susceptible to proliferative stimuli. Within this context, this study evaluated the effect of LLLT on epidermoid carcinoma of the tongue cell line (SCC25) proliferation and invasion. Cultured cells were irradiated with an InGaAIP diode laser, 660nm, 30mW using two energy densities (0.5J/cm2 and 1.0J/cm2). Proliferative activity was assessed through trypan blue staining method and through cell cycle analysis using flow cytometry. The invasive potential was measured through cell invasion assay using matrigel. Cyclin D1, E-cadherin, -catenin and MMP-9 expressions were analyzed by immunofluorescence and flow cytometry and related to the investigated biological activities. Proliferation curve demonstrated that SCC25 irradiated with 1.0J/cm2 had the highest proliferative rate when compared to the control group and the group irradiated with 0.5J/cm2 (p<0.05). LLLT affected cell cycle distribution and energy density of 1.0 J/cm2 promoted a higher percentage of cells in S/G2/M phases, with statistically significant differences at 24h interval (p<0.05). LLLT, mainly with 1.0J/cm2, revealed significantly higher potential for invasion and influenced the expression of cyclin D1, E-cadherin, -catenin and MMP-9, promoting the malignant phenotype. In conclusion, our results indicate that LLLT has an important stimulatory effect on proliferation and invasion of SCC25 cells, likely due to altered expression of proteins associated with these processes
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ
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Colorectal cancer (CRC) is a disease whose genesis may include metabolic dysregulation. Cancer stem cells are attractive targets for therapeutic interventions since their aberrant expansion may underlie tumor initiation, progression, and recurrence. To investigate the actions of metabolic regulators on cancer stem cell-like cells (CSC) in CRC, we determined the effects of soybean-derived bioactive molecules and the anti-diabetes drug metformin (MET), alone and together, on the growth, survival, and frequency of CSC in human HCT116 cells. Effects of MET (60 μM) and soybean components genistein (Gen, 2 μM), lunasin (Lun, 2 μM), β-conglycinin (β-con, 3 μM), and glycinin (Gly, 3 μM) on HCT116 cell proliferation, apoptosis, and mRNA/protein expression and on the frequency of the CSC CD133(+)CD44(+) subpopulation by colonosphere assay and fluorescence-activated cell sorting/flow cytometry were evaluated. MET, Gen, and Lun, individually and together, inhibited HCT116 viability and colonosphere formation and, conversely, enhanced HCT116 apoptosis. Reductions in frequency of the CSC CD133(+)CD44(+) subpopulation with MET, Gen, and Lun were found to be associated with increased PTEN and reduced FASN expression. In cells under a hyperinsulinemic state mimicking metabolic dysregulation and without and with added PTEN-specific inhibitor SF1670, colonosphere formation and frequency of the CD133(+)CD44(+) subpopulation were decreased by MET, Lun and Gen, alone and when combined. Moreover, MET + Lun + Gen co-treatment increased the pro-apoptotic and CD133(+)CD44(+)-inhibitory efficacy of 5-fluorouracil under hyperinsulinemic conditions. Results identify molecular networks shared by MET and bioavailable soy food components, which potentially may be harnessed to increase drug efficacy in diabetic and non-diabetic patients with CRC.
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Processes that promote cancer progression such as angiogenesis require a functional interplay between malignant and nonmalignant cells in the tumor microenvironment. The metalloprotease aminopeptidase N (APN; CD13) is often overexpressed in tumor cells and has been implicated in angiogenesis and cancer progression. Our previous studies of APN-null mice revealed impaired neoangiogenesis in model systems without cancer cells and suggested the hypothesis that APN expressed by nonmalignant cells might promote tumor growth. We tested this hypothesis by comparing the effects of APN deficiency in allografted malignant (tumor) and nonmalignant (host) cells on tumor growth and metastasis in APN-null mice. In two independent tumor graft models, APN activity in both the tumors and the host cells cooperate to promote tumor vascularization and growth. Loss of APN expression by the host and/or the malignant cells also impaired lung metastasis in experimental mouse models. Thus, cooperation in APN expression by both cancer cells and nonmalignant stromal cells within the tumor microenvironment promotes angiogenesis, tumor growth, and metastasis.
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Myeloid cell leukemia-1 (Mcl-1) ist ein anti-apoptotisches Mitglied der Bcl-2-Proteinfamilie. Als solches ist es in der Lage, die mitochondriale Aktivierung während der Apoptose zu hemmen. Dadurch schützt es Zellen bei zellulärem Stress (wie z.B. Differenzierung, Proliferation oder Virusinfektion) vor Apoptoseinduktion. Aufgrund dieser Eigenschaft ist es unabkömmlich während der Embryogenese und in verschiedenen hämatopoetischen Zellpopulationen. Des Weiteren ist Mcl-1 als Protoonkogen in verschiedenen humanen Tumorentitäten verstärkt exprimiert und kann so zu einer verminderten Apoptosesensitivität von Tumorzellen beitragen. Auch primäre humane Hepatozyten können nach Mcl-1-Induktion durch Wachstumsfaktorbehandlung gegenüber CD95-vermittelter Apoptose geschützt werden. Daher sollte untersucht werden, welche Bedeutung Mcl-1 im hepatozellulären Karzinom (HCC) und in der gesunden Leber einnimmt. Hierzu wurde zunächst humanes HCC-Gewebe hinsichtlich der Expression von Mcl-1 untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Mcl-1 sowohl auf mRNA- als auch auf Protein-Ebene in HCC-Gewebe verstärkt exprimiert ist im Vergleich zu benachbartem Normalgewebe. Auch in verschiedenen HCC-Zelllinien konnte eine starke Mcl-1-Expression nachgewiesen werden. Diese war vor allem über den PI3K/Akt-Signalweg reguliert. Eine Hemmung dieses Signalwegs führte zu einer Reduktion der Mcl-1-Expression und so zu einer Sensitivierung der Zellen gegenüber verschiedenen Chemotherapeutika und zielgerichteten Therapien. Des Weiteren wurde die Mcl-1-Expression spezifisch durch RNA-Interferenz gehemmt. Auch hier konnte gezeigt werden, dass Zellen mit unterdrückter Mcl-1-Expression deutlich sensitiver gegenüber verschiedenen Apoptose-induzierenden Substanzen reagierten. Eine kombinierte Hemmung der Mcl-1-Expression und der PI3-Kinase führte schließlich zu einer nochmals verstärkten Sensitivierung. Im Gegensatz dazu führte eine Überexpression von Mcl-1 zu einer Hemmung der Apoptoseinduktion. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine Mauslinie etabliert, welche spezifisch in Hepatozyten kein Mcl-1 exprimiert, um so die Bedeutung von Mcl-1 für die Leber in vivo zu untersuchen. Es zeigte sich, dass Mcl-1flox/flox-AlbCre-Mäuse bereits im Alter von acht Wochen eine verminderte Lebergröße aufweisen. Dies wurde verursacht durch spontane Apoptoseinduktion in den Mcl-1 negativen Hepatozyten. Hierdurch kam es zu einer Leberschädigung, ersichtlich durch erhöhte Transaminasenwerte, erhöhte Caspase-3-Aktivierung, und Schädigung der Gewebsstruktur. Zudem war als kompensatorischer Effekt die Zellproliferation erhöht, ohne dass sich jedoch das Lebergewicht an das von Kontrolltieren anglich. Interessanterweise kam es in Mcl-1flox/flox-AlbCre-Mäusen als Folge der chronischen Leberschädigung zur Entwicklung einer Leberfibrose, ersichtlich durch eine verstärkte Collageneinlagerung. Weiterhin reagierten Mcl-1flox/flox-AlbCre-Mäuse wesentlich empfindlicher gegenüber Todesrezeptor-vermittelter Apoptose. Diese Daten zeigen zum einen, dass Mcl-1 zur Apoptoseresistenz von HCC-Zellen beitragen kann. Zielgerichtete Therapien, welche die Expression von Mcl-1 hemmen, könnten folglich für die Therapie des HCCs von Interesse sein. Des Weiteren konnte in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass Mcl-1 ein zentraler anti-apoptotischer Faktor für Hepatozyten in vivo ist.
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Solid organ transplantation (SOT) is considered the treatment of choice for many end-stage organ diseases. Thus far, short term results are excellent, with patient survival rates greater than 90% one year post-surgery, but there are several problems with the long term acceptance and use of immunosuppressive drugs. Hematopoietic Stem Cells Transplantation (HSCT) concerns the infusion of haematopoietic stem cells to re-establish acquired and congenital disorders of the hematopoietic system. The main side effect is the Graft versus Host Disease (GvHD) where donor T cells can cause pathology involving the damage of host tissues. Patients undergoing acute or chronic GvHD receive immunosuppressive regimen that is responsible for several side effects. The use of immunosuppressive drugs in the setting of SOT and GvHD has markedly reduced the incidence of acute rejection and the tissue damage in GvHD however, the numerous adverse side effects observed boost the development of alternative strategies to improve the long-term outcome. To this effect, the use of CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells (Treg) as a cellular therapy is an attractive approach for autoimmunity disease, GvHD and limiting immune responses to allograft after transplantation. Treg have a pivotal role in maintaining peripheral immunological tolerance, by preventing autoimmunity and chronic inflammation. Results of my thesis provide the characterization and cell processing of Tregs from healthy controls and patients in waiting list for liver transplantation, followed by the development of an efficient expansion-protocol and the investigation of the impact of the main immunosuppressive drugs on viability, proliferative capacity and function of expanded cells after expansion. The conclusion is that ex vivo expansion is necessary to infuse a high Treg dose and although many other factors in vivo can contribute to the success of Treg therapy, the infusion of Tregs during the administration of the highest dose of immunosuppressants should be carefully considered.
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Cancer most probably originates from stem/progenitor cells and exhibits a similar cell hierarchy as normal tissues. Moreover, there is growing evidence that only the stem cells are capable of metastasis formation. We have previously shown that overexpression of a dominant negative ephrin-B2 mutant interferes with mammary gland differentiation and confers a metastatic phenotype to NeuT-induced mammary tumors with an increase in cells with stem/progenitor characteristics. To investigate the role of ephrin-B2 in the control of the mammary stem cell niche, we analyzed the mammary stem and progenitor cell populations in transgenic mice overexpressing the mutant ephrin-B2. Quantification by FACS analysis revealed a significant increase of cells in the basal/alveolar cell-, the bi-potent progenitor- and the stem cell-enriched fractions. Moreover, the supposed precursors of estrogen receptor-positive cells were elevated in the stem cell-enriched fraction. In contrast, the epithelium from transgenic mice overexpressing the native ephrin-B2 gene showed an augmentation of the luminal cell- and the bi-potent progenitor-enriched fractions. Repopulation assays revealed that the epithelial cells of truncated ephrin-B2 transgenic epithelial cells have a higher regeneration capacity than those of controls and of native ephrin-B2 transgenic mice, confirming the augmentation of stem cells. Morphologically, these outgrowths exhibited impaired basal/luminal compartmentalization and epithelial polarization. These results demonstrate that deregulated ephrin-B2 expression interferes with the regulation of the stem cell niche and leads to a shift of the differentiation pathway and may thereby contribute to the acquisition of the metastatic phenotype long before carcinogenic growth becomes apparent.
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Abberrant DNA methylation is one of the hallmarks of cancerogenesis. Our study aims to delineate differential DNA methylation in cirrhosis and hepatic cancerogenesis. Patterns of methylation of 27,578 individual CpG loci in 12 hepatocellular carcinomas (HCCs), 15 cirrhotic controls and 12 normal liver samples were investigated using an array-based technology. A supervised principal component analysis (PCA) revealed 167 hypomethylated loci and 100 hypermethylated loci in cirrhosis and HCC as compared to normal controls. Thus, these loci show a "cirrhotic" methylation pattern that is maintained in HCC. In pairwise supervised PCAs between normal liver, cirrhosis and HCC, eight loci were significantly changed in all analyses differentiating the three groups (p < 0.0001). Of these, five loci showed highest methylation levels in HCC and lowest in control tissue (LOC55908, CELSR1, CRMP1, GNRH2, ALOX12 and ANGPTL7), whereas two loci showed the opposite direction of change (SPRR3 and TNFSF15). Genes hypermethylated between normal liver to cirrhosis, which maintain this methylation pattern during the development of HCC, are depleted for CpG islands, high CpG content promoters and polycomb repressive complex 2 (PRC2) targets in embryonic stem cells. In contrast, genes selectively hypermethylated in HCC as compared to nonmalignant samples showed an enrichment of CpG islands, high CpG content promoters and PRC2 target genes (p < 0.0001). Cirrhosis and HCC show distinct patterns of differential methylation with regards to promoter structure, PRC2 targets and CpG islands.
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Castration is the standard therapy for advanced prostate cancer (PC). Although this treatment is initially effective, tumors invariably relapse as incurable, castration-resistant PC (CRPC). Adaptation of androgen-dependent PC cells to an androgen-depleted environment or selection of pre-existing, CRPC cells have been proposed as mechanisms of CRPC development. Stem cell (SC)-like PC cells have been implicated not only as tumor initiating/maintaining in PC but also as tumor-reinitiating cells in CRPC. Recently, castration-resistant cells expressing the NK3 homeobox 1 (Nkx3-1) (CARNs), the other luminal markers cytokeratin 18 (CK18) and androgen receptor (AR), and possessing SC properties, have been found in castrated mouse prostate and proposed as the cell-of-origin of CRPC. However, the human counterpart of CARNs has not been identified yet. Here, we demonstrate that in the human PC xenograft BM18, pre-existing SC-like and neuroendocrine (NE) PC cells are selected by castration and survive as totally quiescent. SC-like BM18 cells, displaying the SC markers aldehyde dehydrogenase 1A1 or NANOG, coexpress the luminal markers NKX3-1, CK18, and a low level of AR (AR(low)) but not basal or NE markers. These CR luminal SC-like cells, but not NE cells, reinitiate BM18 tumor growth after androgen replacement. The AR(low) seems to mediate directly both castration survival and tumor reinitiation. This study identifies for the first time in human PC SC-/CARN-like cells that may represent the cell-of-origin of tumor reinitiation as CRPC. This finding will be fundamental for refining the hierarchy among human PC cancer cells and may have important clinical implications.