La néphrectomie partielle chez les patients atteints du cancer du rein de stade T1b

Objectif : La néphrectomie partielle est reconnue actuellement comme le traitement de choix des tumeurs de moins de 7 cm. Le but de notre étude est de comparer le taux de mortalité lié au cancer du rein suite au traitement par néphrectomie partielle ou radicale chez les patients de stade T1b, de présenter la tendance temporelle du taux d'intervention par néphrectomie partielle pour les tumeurs de stade T1b et d’identifier les facteurs sociodémographiques et tumoraux qui influencent le choix thérapeutique entre les deux types de traitement chirurgical. Méthode : Il s’agit d’une étude épidémiologique de type rétrospective. La population de patients provient de la base de donnée SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results) qui regroupe une grande proportion de la population nord-américaine. Dans notre étude, nous avons utilisé l’analyse par régression logistique pour identifier les facteurs sociodémographiques associés à l'intervention par néphrectomie partielle. Dans un deuxième temps, nous avons comparé la mortalité liée au cancer entre les deux options chirurgicales, après association par score de tendance pour diminuer les différences de base entre les deux populations. Nos critères étaient l’âge, la race, le sexe, l’état civil, le niveau socioéconomique, la taille tumorale, le grade nucléaire, l’histologie et la localité du centre hospitalier. L’analyse des données a été faite par le logiciel SPSS. Résultats : Le taux d'interventions par néphrectomie partielle a augmenté de 1,2% en 1988 à 15,9% en 2008 (p <0,001). Les jeunes patients, les tumeurs de petite taille, les patients de race noire, ainsi que les hommes sont plus susceptibles d'être traités par néphrectomie partielle (tous les p < 0,002). Parmi le groupe ciblé, le taux de mortalité lié au cancer à 5 ans et à 10 ans est de 4,4 et de 6,1% pour les néphrectomies partielles et de 6,0 et 10,4% pour les néphrectomies radicales (p = 0,03). Après ajustement de toutes les autres variables, les analyses de régression montrent que le choix entre les deux types de néphrectomie n’est pas associé à la mortalité lié au cancer (hazard ratio: 0,89, p = 0,5). Conclusion : Malgré un contrôle oncologique équivalent, le taux d'intervention par néphrectomie partielle chez les patients ayant un cancer du rein T1b est faible en comparaison à la néphrectomie radicale.

Détection moléculaire des métastases des ganglions lymphatique dans le cancer du col de l'utérus

Le Cancer du Col Utérin (CCU) chez la femme est provoqué par le virus oncogénique VPH. La métastase lymphatique ganglionnaire est un facteur pronostique majeur pour l’évolution de ce cancer et sa présence influence la décision thérapeutique. En général, l’envahissement ganglionnaire est diagnostiqué par histologie, mais cette méthode est laborieuse et parfois prise en défaut pour détecter les micrométastases et les cellules cancéreuses isolées et pour donner des résultats rapides en per opératoire. L’outil moléculaire que nous désirons développer pour combler cette lacune est basé sur une analyse d’ARN des gènes du VPH exprimés par les cellules du CCU. Ceci sera fait par transcription réverse de l’ARN cellulaire couplé à une réaction quantitative en chaine par polymérase en temps réel (RT-qPCR). Cette technique devrait nous permettre une détection et une évaluation rapide des micrométastases pour aider à déterminer immédiatement un pronostic fiable et la thérapie associée. C’est un test précis, sensible et rapide pour détecter un envahissement ganglionnaire dans le CCU visant à améliorer la gestion thérapeutique. Le projet est basé sur trois objectifs. En premier lieu, valider les marqueurs moléculaires E6 et E7 de VPH16 et 18 à partir des échantillons frais et des échantillons fixés dans des blocs de paraffine. En deuxième lieu, déterminer la fiabilité et la sensibilité des marqueurs pour la détection des macrométastases, des micrométastases et les cellules tumorales isolées en utilisant la technique de RT-qPCR. En troisième lieu et parallèlement au travail présenté dans ce mémoire, il est nécessaire de constituer une base de données des patientes qui ont le virus VPH16 et 18 intégré dans leur génome, qui ont été traitées et dont nous connaissons déjà le diagnostic final afin de valider la méthode (biobanque). Nous avons réussi à extraire de l’ARNm de haute qualité à partir d’échantillons complexes, à détecter les gènes E6 et E7 de VPH16 et 18 en RT-qPCR, et à déterminer précisément la limite de détection de E6 et E7 dans les échantillons frais qui est une proportion de 0,008% de cellules cancéreuses. Dans les échantillons fixés dans la paraffine, cette limite est de 0,02% et 0,05% pour E6-E7-VPH16 et E6-E7-VPH18 respectivement. Ceci comparativement à une limite de détection histologique de 1% qui est déterminée par immunohistochimie de CK19. Enfin, notre protocole est validé pour VPH18 dans les ganglions lymphatiques du CCU.

Detecting uterine cervical cancer cells using molecular biomarkers

Arrière-plan: les cellules tumorales circulantes (CTC) sont détectables dans de nombreux cancers et peuvent être utiles cliniquement pour le pronostic de la maladie, pour mesurer la récidive et pour prédire la sensibilité aux medicaments chimiothérapeutiques. Au cours des dernières années, l’études des CTC dans de nombreux cancers tels que le cancer du sein, du poumon, du côlon et de la prostate a grandement évolué. Alternativement, il y peu d'études à ce sujet concernant le cancer du col de l’utérus (CCU). Objectifs: Notre objectif est d’optimiser le processus d'enrichissement des CTC dans le CCU et la détection moléculaire des biomarqueurs E6 et E7. Matériel et Méthodes: Dans l’optique de mimer la présence de CTC dans le sang, nous avons dilué des cellules cancéreuses CaSki VPH16-positif provenant d’un CCU dans du sang humain prélevé sur des volontaires sains. Les CaSki ont été collectées suite à une centrifugation par densité avec le Ficoll, la lyse des globules rouges (RBC) et la lyse des RBC combinée avec un enrichissement positif et négatif à l’aide de marqueurs de surface cellulaire. Les CTC ont été détectées par la mesure d’expression des oncogènes E6 et E7 du virus du papillome humain (VPH), de la cytokératine 19 (CK19) et de la cycline p16INK4 en utilisant la technique quantitative en temps réel de Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR). Pour valider notre méthode de détection des CTC in vivo, nous avons recruté dix patientes atteintes d’un CCU VPH16 positif et six contrôles sains. Résultats: Dans le modèle de dilutions de cellules CaSki, la lyse des RBC seule ou combinée avec l'enrichissement négatif ou positif suggèrent des limites de détection de 1 CTC par mL de sang pour tous les biomarqueurs moléculaires utilisés. La sensibilité de détection est accrue lors de l'utilisation de l’enrichissement positif et négatif en réduisant le bruit de fond causé par les monocytes sanguins. Contrairement aux oncogènes E6 et E7, les marqueurs CK19 et p16INK4A ont été détectés chez des individus sains, les niveaux d'expression de base appropriés doivent donc être déterminés avec précision par rapport aux patientes CCU. Le gradient de densité par Ficoll a une limite de détection de seulement environ 1000 cellules par mL de sang. Enfin, les CTC ont été détectées dans 2/10 patientes en utilisant le marqueur CK19. Cependant, ces patientes étaient négatives pour les oncogènes E6/E7. Le marqueur p16INK4A était exprimé au même niveau dans tous les échantillons (CCU et normaux). Conclusion: Notre étude suggère que les oncogènes E6 et E7 du VPH16 sont les marqueurs biologiques les plus sensibles et spécifiques en qRT-PCR pour détecter les CTC dans le modèle de dilution de cellules de CCU dans le sang. Chez les patientes atteintes d’un CCU de stade précoce, seulement CK19 a révélé la présence potentielle de CTC, ce qui suggère que ces cellules sont rares à ce stade de la maladie. Mots clés: cancer du col de l’utérus, cellules tumorales circulantes, RT-qPCR, E6 et E7, CK19, p16INK4A, enrichissement immunomagnétique, détection moléculaire.

Analyse préliminaire du rôle des "Ubiquitin specific peptidases" et de l'axe USP7-MDM2-TP53-CDKN1A dans les leucémies myéloïdes aiguës

On note un taux élevé de résistance aux traitements dans la leucémie myéloïde aiguë (LMA). Cette résistance peut être associée aux altérations de TP53. Les « ubiquitin specific peptidases » (USP) sont impliquées dans plusieurs cancers mais leurs rôles ne sont pas élucidés dans les LMA. L’analyse de l’expression génique par RT-PCR quantitative de 21 USP et des gènes de l’axe USP7-MDM2-TP53-CDKN1A dans 111 échantillons de LMA a montré une dérégulation de USP44, USP1, USP28 et CDKN1A dans respectivement 72%, 44%, 25% et 42% des cas. CDKN1A, une cible importante de TP53, pourrait avoir un rôle dans la résistance au traitement. Nous avons développé un modèle expérimental pour évaluer la réponse des cellules leucémiques à la doxorubicine et au nutlin 3, un modulateur non génotoxique de TP53, selon l’expression initiale de CDKN1A. Ce travail préliminaire suggère que certains membres de la famille des USP et CDKN1A pourraient représenter de nouvelles cibles thérapeutiques dans les LMA.

Traitement du cancer pulmonaire non à petites cellules par radiothérapie stéréotaxique d’ablation

Les néoplasies pulmonaires demeurent la première cause de décès par cancer au Québec représentant près de 6000 décès par année. Au cours des dernières années, la radiothérapie stéréotaxique d’ablation (SABR) s’est imposée comme un traitement alternatif à la résection anatomique pour les patients inopérables atteints d’un cancer pulmonaire non à petites cellules de stade précoce. Il s’agit d’une modalité de traitement qui permet d’administrer des doses élevées, typiquement 30-60 Gy en 1-8 fractions, dans le but de cibler précisément le volume de traitement tout en épargnant les tissus sains. Le Centre Hospitalier de l’Université de Montréal s’est muni en 2009 d’un appareil de SABR de fine pointe, le CyberKnife™ (CK), un accélérateur linéaire produisant un faisceau de photons de 6 MV dirigé par un bras robotisé, permettant d’administrer des traitements non-coplanaires avec une précision infra-millimétrique. Ce mémoire est dédié à la caractérisation de certains enjeux cliniques et physiques associés au traitement par CK. Il s’articule autour de deux articles scientifiques revus par les pairs. D’une part, une étude prospective clinique présentant les avantages de la SABR pulmonaire, une technique qui offre un excellent contrôle tumoral à long terme et aide au maintien de la qualité de vie et de la fonction pulmonaire. D’autre part, une étude de physique médicale illustrant les limites de l’acquisition d’images tomodensitométriques en auto-rétention respiratoire lors de la planification de traitement par CK.

Biomarqueurs pronostiques dans le cancer de la prostate : mieux prédire pour mieux traiter

Le cancer de la prostate (CP) est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué en Amérique du Nord et est au troisième rang en termes de létalité chez les hommes. Suite aux traitements de première ligne, 20 à 30% des patients diagnostiqués avec un cancer localisé auront une récidive biochimique de la maladie. La déplétion androgénique mène fréquemment au développement du stade de résistance à la castration (RC). Ce dernier est associé avec une augmentation de la morbidité (métastases osseuses) et de la mortalité avec une survie moyenne inférieure à deux ans. L’évolution du CP est très hétérogène dans la population et il n’existe actuellement aucun biomarqueur pronostique permettant d’identifier les patients à risque de récurrence biochimique, de métastases osseuses et de développement d’une résistance à la castration. De nombreuses études ont démontré que les cytokines inflammatoires IL-6 et IL-8 jouent un rôle dans la pathogénèse du CP, notamment dans le développement de la résistance à la castration. Par ailleurs, les niveaux sériques élevés de ces cytokines ont été associés à un mauvais pronostic. Précédemment, notre laboratoire a démontré in vitro que la protéine IKKε entraîne une augmentation de la sécrétion de ces cytokines dans les cellules du CP et qu’elle est exprimée davantage dans les tissus de cancers plus avancés. Le premier objectif du présent mémoire fut d’évaluer dans des tissus humains la corrélation d’IKKε, IL-6 et IL-8 avec des paramètres cliniques. Nos résultats soulignent le potentiel d’IKKε comme biomarqueur tissulaire pronostique de récurrence biochimique et de métastases osseuses. Nous n’avons trouvé aucune association entre IL-6/IL-8 et les paramètres cliniques inclus dans l’étude. Le second objectif de ce projet fut d’évaluer la coexpression de ces trois molécules dans l’épithélium du CP. Nos résultats confirment les observations in vitro en mettant en évidence une forte association entre l’expression d’IKKε, IL-6 et IL-8. Le troisième objectif fut d’évaluer la relation entre les niveaux sériques et tissulaires d’IL-6 et d’IL-8. Aucune relation significative n’a été établie, suggérant que les cytokines sériques ne sont pas uniquement d’origine prostatique. En conclusion, mon projet de maîtrise aura permis de préciser le potentiel d’IKKε comme biomarqueur tissulaire pronostique et de valider pour la première fois dans des tissus humains sa co-expression avec les cytokines IL-6 et IL-8, dont le rôle dans la pathogénèse de la maladie est bien établi. Une étude plus exhaustive des voies de signalisation d’IKKε reste d’intérêt pour élucider notamment les mécanismes par lesquels IKKε stimule la production de cytokines et par quels moyens cette protéine pourrait être impliquée dans le développement d’un état résistant à la castration.

Estudio descriptivo de las prácticas y percepción de seguridad alimentaria y nutricional del municipio de Pacho Cundinamarca, 2014

El presente documento tuvo como objetivo el diagnóstico de las prácticas de alimentación de interés en nutrición y salud pública y la percepción de seguridad alimentaria en los hogares del municipio de Pacho departamento de Cundinamarca, información que permitió hacer análisis descriptivo de las frecuencias de consumo de los grupos alimentarios y la cualificación de seguridad en cuanto al acceso a los alimentos. Lo anterior se desarrolló mediante la adaptación de dos de los cinco formularios estructurados para la encuesta nacional de situación nutricional en Colombia del año 2010 liderado por el ministerio de protección social; las encuestas fueron realizadas a 400 personas jefe de hogar de acuerdo a muestreo aleatorio estratificado. El estudio mostró que hay inseguridad alimentaria total en un 34,7%, lo que incluye una percepción de inseguridad en un 3% del total de las familias encuestadas. Por último el estudio permitió concluir la importancia de fortalecer los programas de gobierno existentes, en aras de permitir el favorecimiento de la seguridad alimentaria y nutricional y el cambio de hábitos de nutrición desde una perspectiva intersectorial donde se incluyan los factores sociales, culturales, económicos y ecológicos de la comunidad orientados a estilos de vida saludables transcendentales en prevenir y disminuir el riesgo de enfermedades crónicas no transmisibles.

Impact on CVD risk of modifying milk fat to decrease intake of SFA and increase intake of cis-MUFA

Despite the acknowledged benefits of reducing SFA intake few countries within the EU meet recognised targets. Milk and dairy products represent the single largest source of dietary SFA in most countries, yet epidemiological evidence indicates that milk has cardioprotective properties such that simply reducing consumption of dairy foods to meet SFA targets may not be a sound public health approach. The present paper explores the options for replacing some of the SFA in milk fat with cis-MUFA through alteration of the diet of the dairy cow, and the evidence that such changes can improve the indicators for CHD and CVD in general for the consumer. In addition, the outcome of such changes on risk factors for CHD and CVD at the population level is examined in the light of a modelling exercise involving data for eleven EU member states. Given the current and projected costs of health care, the results indicate that urgent consideration should be given to such a strategy.

Antioxidant intake among Brazilian adults - The Brazilian Osteoporosis Study (BRAZOS): a cross-sectional study

Abstract Background Antioxidant nutrient intake and the lesser formation of free radicals seem to contribute to chronic diseases. The aim of the present study was to evaluate the intake profile of the main dietary antioxidants in a representative sample of the adult Brazilian population and discuss the main consequences of a low intake of these micronutrients on overall health. Methods The sample comprised 2344 individuals aged 40 years or older from 150 cities and was based on a probabilistic sample from official data. The research was conducted through in-home interviews administered by a team trained for this purpose. Dietary intake information was obtained through 24-h recall. The Nutrition Data System for Research software program was used to analyze data on the intake of vitamins A, C and E, selenium and zinc, which was compared to Dietary Reference Intakes (DRIs). Differences in intake according to sex, anthropometrics, socioeconomic status and region were also evaluated. The SPSS statistical package (version 13) was used for the statistical analysis. P-values < 0.05 were considered significant. Results Higher proportions of low intake in relation to recommended values were found for vitamin E (99.7%), vitamin A (92.4%) and vitamin C (85.1%) in both genders. Intake variations were found between different regions, which may reflect cultural habits. Conclusion These results should lead to the development of public health policies that encourage educational strategies for improving the intake of micronutrients, which are essential to overall health and prevention of non-communicable diseases.

Regulation of survivin gene expression in the human endometrium and endometrial cancer

In the United States, endometrial cancer is the leading cancer of the female reproductive tract. There are 40,100 new cases and 7,470 deaths from endometrial cancer estimated for 2008 (47). The average five year survival rate for endometrial cancer is 84% however, this figure is substantially lower in patients diagnosed with late stage, advanced disease and much higher for patients diagnosed in early stage disease (47). Endometrial cancer (EC) has been associated with several risk factors including obesity, diabetes, hypertension, previously documented occurrence of hereditary non-polyposis colorectal cancer (HNPCC), and heightened exposure to estrogen (25). As of yet, there has not been a dependable molecular predictor of endometrial cancer occurrence in women with these predisposing factors. The goal of our lab is to identify genes that are aberrantly expressed in EC and may serve as molecular biomarkers of EC progression. One candidate protein that we are exploring as a biomarker of EC progression is the cell survival protein survivin.

NOVEL AMINO ACID TRANSPORTER-TARGETED RADIOTRACERS FOR BREAST CANCER IMAGING

Breast cancer is the most common malignancy among women in the world. Its 5-year survival rate ranges from 23.4% in patients with stage IV to 98% in stage I disease, highlighting the importance of early detection and diagnosis. 18F-2-Fluoro-2-deoxy-glucose (18F-FDG), using positron emission tomography (PET), is the most common functional imaging tool for breast cancer diagnosis currently. Unfortunately, 18F-FDG-PET has several limitations such as poorly differentiating tumor tissues from inflammatory and normal brain tissues. Therefore, 18F-labeled amino acid-based radiotracers have been reported as an alternative, which is based on the fact that tumor cells uptake and consume more amino acids to sustain their uncontrolled growth. Among those radiotracers, 18F-labeled tyrosine and its derivatives have shown high tumor uptake and great ability to differentiate tumor tissue from inflammatory sites in brain tumors and squamous cell carcinoma. They enter the tumor cells via L-type amino acid transporters (LAT), which were reported to be highly expressed in many cancer cell lines and correlate positively with tumor growth. Nevertheless, the low radiosynthesis yield and demand of an on-site cyclotron limit the use of 18F-labeled tyrosine analogues. In this study, four Technetium-99m (99mTc) labeled tyrosine/ AMT (α-methyl tyrosine)-based radiotracers were successfully synthesized and evaluated for their potentials in breast cancer imaging. In order to radiolabel tyrosine and AMT, the chelators N,N’-ethylene-di-L-cysteine (EC) and 1,4,8,11-tetra-azacyclotetradecane (N4 cyclam) were selected to coordinate 99mTc. These chelators have been reported to provide stable chelation ability with 99mTc. By using the chelator technology, the same target ligand could be labeled with different radioisotopes for various imaging modalities for tumor diagnosis, or for internal radionuclide therapy in future. Based on the in vitro and in vivo evaluation using the rat mammary tumor models, 99mTc-EC-AMT is considered as the most suitable radiotracer for breast cancer imaging overall, however, 99mTc-EC-Tyrosine will be more preferred for differential diagnosis of tumor from inflammation.

TP53 as a Biomarker in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma

Currently, there are no molecular biomarkers that guide treatment decisions for patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Several retrospective studies have evaluated TP53 in HNSCC, and results have suggested that specific mutations are associated with poor outcome. However, there exists heterogeneity among these studies in the site and stage of disease of the patients reviewed, the treatments rendered, and methods of evaluating TP53 mutation. Thus, it remains unclear as to which patients and in which clinical settings TP53 mutation is most useful in predicting treatment failure. In the current study, we reviewed the records of a cohort of patients with advanced, resectable HNSCC who received surgery and post-operative radiation (PORT) and had DNA isolated from fresh tumor tissue obtained at the time of surgery. TP53 mutations were identified using Sanger sequencing of exons 2-11 and the associated splice regions of the TP53 gene. We have found that the group of patients with either non-disruptive or disruptive TP53 mutations had decreased overall survival, disease-free survival, and an increased rate of distant metastasis. When examined as an independent factor, disruptive mutation was strongly associated with the development of distant metastasis. As a second aim of this project, we performed a pilot study examining the utility of the AmpliChip® p53 test as a practical method for TP53 sequencing in the clinical setting. AmpliChip® testing and Sanger sequencing was performed on a separate cohort of patients with HNSCC. Our study demonstrated the ablity of the AmpliChip® to call TP53 mutation from a single formalin-fixed paraffin-embedded slide. The results from AmpliChip® testing were identical with the Sanger method in 11 of 19 cases, with a higher rate of mutation calls using the AmpliChip® test. TP53 mutation is a potential prognostic biomarker among patients with advanced, resectable HNSCC treated with surgery and PORT. Whether this subgroup of patients could benefit from the addition of concurrent or induction chemotherapy remains to be evaluated in prospective clinical trials. Our pilot study of the p53 AmpliChip® suggests this could be a practical and reliable method of TP53 analysis in the clinical setting.

Inherited and noninherited sources of variation in metastasis and the growth rate of tumors: Implications for tumor evolution and therapy

I have undertaken measurements of the genetic (or inherited) and nongenetic (or noninherited) components of the variability of metastasis formation and tumor diameter doubling time in more than 100 metastatic lines from each of three murine tumors (sarcoma SANH, sarcoma SA4020, and hepatocarcinoma HCA-I) syngeneic to C3Hf/Kam mice. These lines were isolated twice from lung metastases and analysed immediately thereafter to obtain the variance to spontaneous lung metastasis and tumor diameter doubling time. Additional studies utilized cells obtained from within 4 passages of isolation. Under the assumption that no genetic differences in metastasis formation or diameter doubling time existed among the cells of a given line, the variance within a line would estimate nongenetic variation. The variability derived from differences between lines would represent genetic origin. The estimates of the genetic contribution to the variation of metastasis and tumor diameter doubling time were significantly greater than zero, but only in the metastatic lines of tumor SANH was genetic variation the major source of metastatic variability (contributing 53% of the variability). In the tumor cell lines of SA4020 and HCA-I, however, the contribution of nongenetic factors predominated over genetic factors in the variability of the number of metastasis and tumor diameter doubling time. A number of other parameters examined, such as DNA content, karyotype, and selection and variance analysis with passage in vivo, indicated that genetic differences existed within the cell lines and that these differences were probably created by genetic instability. The mean metastatic propensity of the lines may have increased somewhat during their isolation and isotransplantation, but the variance was only slightly affected, if at all. Analysis of the DNA profiles of the metastatic lines of SA4020 and HCA-I revealed differences between these lines and their primary parent tumors, but not among the SANH lines and their parent tumor. Furthermore, there was a direct correlation between the extent of genetic influence on metastasis formation and the ability of the tumor cells to develop resistance to cisplatinum. Thus although nongenetic factors might predominate in contributing to metastasis formation, it is probably genetic variation and genetic instability that cause the progression of tumor cells to a more metastatic phenotype and leads to the emergence of drug resistance. ^

Metabolism and action of 9-$\beta$-D-arabinofuranosyl-2-fluoroadenine

9-$\beta$-D-arabinofuranosyl-2-fluoroadenine (F-ara-A) is an analogue of adenosine and 2$\sp\prime$-deoxyadenosine with potent antitumor activity both in vitro and in vivo. The mechanism of action of F-ara-A was evaluated both in whole cells and in experimental systems with purified enzymes. F-ara-A was converted to its 5$\sp\prime$-triphosphate F-ara-ATP in cells and then incorporated into DNA in a self-limiting manner. About 98% of the incorporated F-ara-AMP residues were located at the 3$\sp\prime$-termini of DNA strands, suggesting a chain termination property of this compound. DNA synthesis in CEM cells was inhibited by F-ara-A treatment with an IC$\sb{50}$ value of 1 $\mu$M. Cells were not able to restore the normal level of DNA synthesis even after being cultured in drug-free medium for 40 h. A DNA primer extension assay with M13mp18(+) single-stranded DNA template using purified human DNA polymerases $\alpha$ and further revealed that F-ara-ATP competed with dATP for incorporation into the A sites of the elongating DNA strands. The incorporation of F-ara-AMP into DNA resulted in a termination of DNA synthesis at the incorporated A sites. Pol $\alpha$ and $\delta$ were not able to efficiently extend the DNA primer with F-ara-AMP at its 3$\sp\prime$-end. Furthermore, the presence of F-ara-AMP at the 3$\sp\prime$-end of an oligodeoxyribonucleotide impaired its ligation with an adjacent DNA fragment by human and T4 ligases. Human DNA polymerase $\alpha$ incorporated more F-ara-AMP into DNA than polymerase $\delta$ and was more sensitive to the inhibition by F-ara-ATP, suggesting that polymerase $\alpha$ may be a preferred target for this analogue. On the other hand, DNA-dependent nucleotide turnover experiments and sequencing gel analysis demonstrated that DNA polymerase $\delta$ was able to remove the incorporated F-ara-AMP residue from the 3$\sp\prime$-end of the DNA strand with its 3$\sp\prime$-5$\sp\prime$ exonuclease activity in vitro, subsequently permitting further elongation of the DNA strand.^ The incorporation of F-ara-AMP into DNA was linearly correlated both with the inhibition of DNA synthesis and with the loss of clonogenicity. Termination of DNA synthesis and deletion of genetic material resulted from F-ara-AMP incorporation may be the mechanism responsible for cytotoxicity of F-ara-A. (Abstract shortened with permission of author.) ^

Host factors in metastasis: Direct lysis of bloodborne metastatic tumor cells by murine vascular endothelial cells

During the process of cancer metastasis, the majority of circulating tumor cells arrest in microcapillary beds and then rapidly die. To study whether vascular endothelial cells can directly lyse tumor cells, we isolated vascular endothelial cells by perfusion of lungs from immunocompetent or nude mice. The cells were grown in culture, and then cloned and characterized. Cloned endothelial cells were incubated with several lymphokines and cytokines. Cells incubated with IFN-$\gamma$ and TNF lysed a variety of tumor cells with different metastatic potential. Mouse skin and lung fibroblasts treated with the same cytokines did not. Endothelial cell mediated tumor cell lysis was not due to different binding ability of tumor cells to cytokine treated and untreated endothelial monolayers. Kinetic studies demonstrated that the continuous presence of cytokines in the tumor-endothelial cocultures was necessary to produce maximal lysis of tumor cells. Target cell lysis was not due to the direct effects of IFN-$\gamma$ or TNF, since vascular endothelial cells isolated from the lung of nude mice lysed human melanoma cells that are sensitive or resistant to TNF. Cytokine treated endothelial cells produced a high level of nitric oxide, which is known to be cytotoxic to a variety of target cells. The level of nitric oxide production was directly correlated with the degree of tumor cell lysis. A specific inhibitor of nitric oxide synthesis(N$\sp{\rm G}$-monomethyl-L-arginine), completely inhibited production of nitric oxide and tumor cell lysis. Treatment of cytokine activated endothelial cells with dexamethasone also inhibited tumor cell lysis. This inhibition was independent of tumor-endothelial adhesion but correlated with inhibition of nitric oxide production. Collectively, these results suggest that vascular endothelial cells can directly destory tumor emboli and thus play an active role in the pathogenesis of cancer metastasis. ^