La glycine décarboxylase désensibilise les cellules initiatrices de tumeur à la metformine

Le cancer du pancréas est l’un des plus chimiorésistants, avec un taux de survie sur 5 ans inférieur à 5%. La chimiorésistance pourrait être due à la présence de cellules initiatrices de tumeur (TICs), une petite sous-population des cellules tumorales possédant la capacité de régénérer une nouvelle tumeur. Il a été démontré que la metformine cible les TICs par un mécanisme non élucidé. Il est connu que la metformine affecte le métabolisme du carbone. Il a également été démontré que le métabolisme du carbone, plus précisément la glycine décarboxylase (GLDC), est à la fois nécessaire et suffisant à l’acquisition de propriétés d’initiation tumorale. Nous proposons que la metformine cible les cellules initiatrices de tumeur en affectant le métabolisme du carbone. Nous avons utilisé des lignées cellulaires dérivées d’un modèle murin de cancer du pancréas pour comparer l’expression génique de lésions bénignes versus malignes. Les cellules malignes surexpriment Gldc. La metformine diminue l’expression de Gldc, et la surexpression de Gldc diminue la sensibilité à la metformine dans un essai de sphères tumorales. La metformine induit une augmentation du ratio NADP+/NADPH, et la surexpression de Gldc empêche cette augmentation. Nous proposons que la metformine diminue l’expression de Gldc, ce qui cause une diminution du flux du métabolisme du carbone, et donc une diminution de la production de NADPH par ce dernier. L’augmentation du ratio NADP+/NADPH inhibe la synthèse des acides gras et la régénération de la glutathione, ce qui pourrait expliquer la diminution de la formation de sphères tumorales sous traitement metformine.

Phosphorylation et régulation de l’E3 ubiquitine ligase MDM2 par la protéine kinase RSK dans les mélanomes

La voie de signalisation Ras/MAPK (Ras/mitogen-activated protein kinase) régule une variété de protéines intracellulaires qui jouent un rôle important dans la croissance et la prolifération cellulaire. La régulation inappropriée de cette voie de signalisation conduit au développement de nombreux cancers comme le mélanome, qui est caractérisé par des mutations activatrices au niveau des gènes NRAS et BRAF. La protéine kinase RSK (p90 ribosomal S6 kinase) est un composant central de la voie Ras/MAPK, mais son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire n’est pas bien compris. RSK a été montrée pour participer à la résistance des mélanomes aux chimiothérapies, mais le mécanisme moléculaire reste encore à élucider. Nous montrons à l’aide d’un anticorps phospho-spécifique que MDM2 est phosphorylée en réponse à des agonistes et des mutations oncogéniques activant spécifiquement la voie Ras/MAPK. En utilisant des méthodes in vitro et in vivo, nous avons constaté que RSK phosphoryle directement MDM2 sur les Sérines 166 et 186, ce qui suggère que MDM2 est un substrat de RSK. La mutagénèse dirigée envers ces sites nous indique que ces résidus régulent l’ubiquitination de MDM2, suggérant que RSK régule la stabilité de MDM2 et de p53. De plus, nous avons observé que l’inhibition de RSK conduit à une augmentation du niveau protéique de p53 après un dommage à l’ADN dans les cellules de mélanomes. En conclusion, nos travaux suggèrent un rôle important de la protéine kinase RSK dans la régulation de MDM2 et de sa cible, p53. L’étude de ces mécanismes moléculaires aidera à mieux définir le rôle de RSK dans la croissance tumorale, mais également dans la résistance aux agents chimiothérapeutiques.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

CD44 variant 6 is associated with prostate cancer metastasis and chemo-/radioresistance.

Prostate cancer (CaP) is the second leading malignancy in older men in Western countries. The role of CD44 variant 6 (CD44v6) in CaP progression and therapeutic resistance is still uncertain. Here, we investigated the roles of CD44v6 in CaP metastasis and chemo/radioresistance. Expression of CD44v6 in metastatic CaP cell lines, human primary CaP tissues and lymph node metastases was assessed using immunofluorescence and immunohistochemistry, respectively.

Cancer stem cells: a contentious hypothesis now moving forward

Cancer stem cells are a progressive concept to account for the cell biological nature of cancer. Despite the controversies regarding the cancer stem cell model, it has the potential to provide a foundation for new innovative treatment targeting the roots of cancer. The last two years have witnessed exceptional progress in cancer stem cell research, in particular on solid tumours, which holds promise for improved treatment outcomes. Here, we review recent advances in cancer stem cell research, discuss challenges in the field and explore future strategies and opportunities in cancer stem cell studies to overcome resistance to chemotherapy.

Nucleic acid aptamer-guided cancer therapeutics and diagnostics: the next generation of cancer medicine

Conventional anticancer therapies, such as chemo- and/or radio-therapy are often unable to completely eradicate cancers due to abnormal tumor microenvironment, as well as increased drug/radiation resistance. More effective therapeutic strategies for overcoming these obstacles are urgently in demand. Aptamers, as chemical antibodies that bind to targets with high affinity and specificity, are a promising new and novel agent for both cancer diagnostic and therapeutic applications. Aptamer-based cancer cell targeting facilitates the development of active targeting in which aptamer-mediated drug delivery could provide promising anticancer outcomes. This review is to update the current progress of aptamer-based cancer diagnosis and aptamer-mediated active targeting for cancer therapy in vivo, exploring the potential of this novel form of targeted cancer therapy.

EpCAM aptamer-mediated survivin silencing sensitized cancer stem cells to doxorubicin in a breast cancer model

Understanding the molecular basis of drug resistance and utilising this information to overcome chemoresistance remains a key challenge in oncology. Here we report that survivin, a key protein implicated in drug resistance, is overexpressed in cancer stem cell pool of doxorubicin-resistant breast cancer cells. Moreover, by utilising an active targeting system consisting of an RNA aptamer targeted against the epithelial cell adhesion molecule and a Dicer substrate survivin siRNA, we could deliver a high dose of the siRNA to cancer stem cells in xenograft tumours. Importantly, silencing of survivin with this aptamer-siRNA chimera in cancer stem cell population led to the reversal of chemoresistance, such that combined treatment with low dose of doxorubicin inhibited stemness, eliminated cancer stem cells via apoptosis, suppressed tumour growth, and prolonged survival in mice bearing chemoresistant tumours. This strategy for in vivo cancer stem cell targeting has wide application for future effective silencing of anti-death genes and in fact any dysregulated genes involved in chemoresistance and tumour relapse.

Giant Chemo-Resistance of SnO disk-like structures

Single crystalline SnO micro-disks, synthesized by a carbothermal reduction process, exhibited a nearly 1000-fold increase in resistance upon exposure to 100 ppm of NO2 without addition of catalysts or dopants nor the existence of nano-sized dimensions. Moreover, the SnO displayed a greater than 100-fold selectivity to NO2 over potential interferents including CO, H2 and CH4. The high sensor signal and exceptional selectivity for this novel sensor material are attributed to the existence of a high density of active lone pair electrons on the exposed (0 0 1) planes of the single crystalline SnO disks. This, thereby, identifies new means, not utilizing nano-dimensions, to achieve high gas sensitivity. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reatividade de tecidos neoplásicos caninos à proteína associada à resistência a múltiplas drogas-1 (MRP1), à glutationa-s-transferase pi (GSTpi) e à proteína p53

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Development, characterization, and in vitro trials of chloroaluminum phthalocyanine-magnetic nanoemulsion to hyperthermia and photodynamic therapies on glioblastoma as a biological model

A glioblastoma multiforme (GBM) is the highest grade glioma tumor (grade IV) and is the most malignant form of astrocytomas. Grade IV tumors, which are the most malignant and aggressive, affect people between the ages of 45 and 70 years. A GBM exhibits remarkable characteristics that include excessive proliferation, necrosis, genetic instability, and chemoresistance. Because of these characteristics, GBMs are difficult to treat and have a poor prognosis with a median survival of less than one year. New methods to achieve widespread distribution of therapeutic agents across infiltrative gliomas significantly improve brain tumor therapy. Photodynamic therapy (PDT) and hyperthermia (HPT) are well-established tumor therapies with minimal side effects while acting synergistically. This study introduces a new promising nanocarrier for the synergistic application of PDT and magnetic hyperthermia therapy against human glioma cell line T98 G, with cellular viability reduction down to as low as 17% compared with the control. (C) 2012 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3671775]

Inhibition of nuclear factor-kappa B by dehydroxymethylepoxyquinomicin induces schedule-dependent chemosensitivity to anticancer drugs and enhances chemoinduced apoptosis in osteosarcoma cells

Osteosarcoma (OS) is the most common primary malignant bone tumor, usually developing in children and adolescents, and is highly invasive and metastatic, potentially developing chemoresistance. Thus, novel effective treatment regimens are urgently needed. This study was the first to investigate the anticancer effects of dehydroxymethylepoxyquinomicin (DHMEQ), a highly specific nuclear factor-kappa B (NF-kappa B) inhibitor, on the OS cell lines HOS and MG-63. We demonstrate that NF-kappa B blockade by DHMEQ inhibits proliferation, decreases the mitotic index, and triggers apoptosis of OS cells. We examined the effects of combination treatment with DHMEQ and cisplatin, doxorubicin, or methotrexate, drugs commonly used in OS treatment. Using the median effect method of Chou and Talalay, we evaluated the combination indices for simultaneous and sequential treatment schedules. In all cases, combination with a chemotherapeutic drug produced a synergistic effect, even at low single-agent cytotoxic levels. When cells were treated with DHMEQ and cisplatin, a more synergistic effect was obtained using simultaneous treatment. For the doxorubicin and methotrexate combination, a more synergistic effect was achieved with sequential treatment using DHMEQ before chemotherapy. These synergistic effects were accompanied by enhancement of chemoinduced apoptosis. Interestingly, the highest apoptotic effect was reached with sequential exposure in both cell lines, independent of the chemotherapeutic agent used. Likewise, DHMEQ decreased cell invasion and migration, crucial steps for tumor progression. Our data suggest that combining DHMEQ with chemotherapeutic drugs might be useful for planning new therapeutic strategies for OS treatment, mainly in resistant and metastatic cases. Anti-Cancer Drugs 23:638-650 (C) 2012 Wolters Kluwer Health broken vertical bar Lippincott Williams & Wilkins.

Dental pulp stem cells express proteins involved in the local invasiveness of odontogenic myxoma

Little is known about the histogenesis of the odontogenic myxoma (OM). Dental pulp stem cells could be candidate precursors of OM because both OM and the dental pulp share the same embryological origin: the dental papilla. For the purpose of comparing OM and stem cells, this study analyzed the expression of two proteins related to OM invasiveness (MMP-2 and hyaluronic acid) in human immature dental pulp stern cells (hIDPSCs). Three lineages of hIDPSCs from deciduous and permanent teeth were used in this study. Immunofluorescence revealed positive reactions for MMP-2 and hyaluronic acid (HA) in all hIDPSCs. MMP-2 appeared as dots throughout the cytoplasm, whereas HA appeared either as diffuse and irregular dots or as short fibrils throughout the cytoplasm and outside the cell bodies. The gene expression profile of each cell lineage was evaluated using RT-PCR analysis, and HA was expressed more intensively than MMP-2. HA expression was similar among the three hIDPSCs lineages, whereas MMP-2 expression was higher in DL-1 than in the other cell lines. The expression of proteins related to OM invasiveness in hIDPSCs could indicate that OM originates from dental pulp stem cells.

Myc-mediated control of gene transcription in cancer cells

The Myc oncoproteins belong to a family of transcription factors composed by Myc, N-Myc and L-Myc. The most studied components of this family are Myc and N-Myc because their expressions are frequently deregulated in a wide range of cancers. These oncoproteins can act both as activators or repressors of gene transcription. As activators, they heterodimerize with Max (Myc associated X-factor) and the heterodimer recognizes and binds a specific sequence elements (E-Box) onto gene promoters recruiting histone acetylase and inducing transcriptional activation. Myc-mediated transcriptional repression is a quite debated issue. One of the first mechanisms defined for the Myc-mediated transcriptional repression consisted in the interaction of Myc-Max complex Sp1 and/or Miz1 transcription factors already bound to gene promoters. This interaction may interfere with their activation functions by recruiting co-repressors such as Dnmt3 or HDACs. Moreover, in the absence of , Myc may interfere with the Sp1 activation function by direct interaction and subsequent recruitment of HDACs. More recently the Myc/Max complex was also shown to mediate transcriptional repression by direct binding to peculiar E-box. In this study we analyzed the role of Myc overexpression in Osteosarcoma and Neuroblastoma oncogenesis and the mechanisms underling to Myc function. Myc overexpression is known to correlate with chemoresistance in Osteosarcoma cells. We extended this study by demonstrating that c-Myc induces transcription of a panel of ABC drug transporter genes. ABCs are a large family trans-membrane transporter deeply involved in multi drug resistance. Furthermore expression levels of Myc, ABCC1, ABCC4 and ABCF1 were proved to be important prognostic tool to predict conventional therapy failure. N-Myc amplification/overexpression is the most important prognostic factor for Neuroblastoma. Cyclin G2 and Clusterin are two genes often down regulated in neuroblastoma cells. Cyclin G2 is an atypical member of Cyclin family and its expression is associated with terminal differentiation and apoptosis. Moreover it blocks cell cycle progression and induces cell growth arrest. Instead, CLU is a multifunctional protein involved in many physiological and pathological processes. Several lines of evidences support the view that CLU may act as a tumour suppressor in Neuroblastoma. In this thesis I showed that N-Myc represses CCNG2 and CLU transcription by different mechanisms. • N-Myc represses CCNG2 transcription by directly interacting with Sp1 bound in CCNG2 promoter and recruiting HDAC2. Importantly, reactivation of CCNG2 expression through epigenetic drugs partially reduces N-Myc and HDAC2 mediated cell proliferation. • N-Myc/Max complex represses CLU expression by direct binding to a peculiar E-box element on CLU promoter and by recruitment of HDACs and Polycomb Complexes, to the CLU promoter. Overall our findings strongly support the model in which Myc overexpression/amplification may contribute to some aspects of oncogenesis by a dual action: i) transcription activation of genes that confer a multidrug resistant phenotype to cancer cells; ii), transcription repression of genes involved in cell cycle inhibition and cellular differentiation.

Schwerionenbestrahlung zwei- und dreidimensionaler Zellsysteme

Aufgaben der vorliegenden Untersuchungen waren die Etablierung von planaren Multilayern aus mensch­lichen Tumorzellen (WiDr und SiHa) und die Testung dieses Zellsystems als Bestrahlungsmodell solider Tumoren. Neben der konventionellen Röntgenbestrahlung (250 kV) wurde auch das Überle­ben nach Schwerionenbestrahlung (12C6+) und nach Behandlung mit dem Chemotherapeutikum Etoposid unter­sucht. Multilayer aus beiden Zelllinien zeigten ein geringeres Überleben nach Röntgen- und Schwerionenbestrah­lung als die entsprechenden Monolayer. Die hier beschriebene multizelluläre Sensitivierung steht aller­dings im Ge­gensatz zu der in der Literatur beschriebenen multizellulären Resistenz der Sphäroide, dem sog. Kontakteffekt. Nach durchflußzytometrischen Mes­sungen arretierten die bestrahlten SiHa-Zellen in der G2/M-Phase. Im Gegen­satz zum transienten Block der Monolayer verweilten die Multilayer in einem per­manenten Arrest. Im Vergleich zur Röntgenbe­strahlung verlän­gerte sich die Arrestzeit der Mono­layer nach Schwerionenbestrahlung im Bragg-Peak um 12-24 h. Auch waren mehr Zellen betroffen. Im Gegensatz dazu war kein Unterschied zwischen beiden Bestrahlungsmo­dalitäten bei den Multi­layern bis zum Ende des Beobachtungszeit­raumes zu verzeichnen. Nach Etoposid-Behandlung verhielten sich die Multilayer deutlich resistenter als die Monolayer. Somit zeigten Multilayer interessan­terweise nach Bestrahlung eine Sensitivierung und nach Etoposid-Behandlung eine Resistenz. Die Unterschiede im Überleben der beiden Kultivierungs­formen beruhen zum Großteil auf den Differenzen in der Zellzyk­lusverteilung. Besonders deutlich wurde dieser Zusam­men­hang zwischen Überleben und Zell­zyklusvertei­lung durch Wie­deraussaat- und Synchronisations-Experi­mente.