FTY720 Inhibits Expansion of Breast Cancer Stem Cells via PP2A Activation

Growing evidence suggests that breast cancer originates from a minor population of cancer cells termed cancer stem cells (CSCs), which can be identified by aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity-based flow cytometry analysis. However, novel therapeutic drugs for the eradication of CSCs have not been discovered yet. Recently, drug repositioning, which finds new medical uses from existing drugs, has been expected to facilitate drug discovery. We have previously reported that sphingosine kinase 1 (SphK1) induced proliferation of breast CSCs. In the present study, we focused on the immunosuppressive agent FTY720 (also known as fingolimod or Gilenya), since FTY720 is known to be an inhibitor of SphK1.We found that FTY720 blocked both proliferation of ALDH-positive cells and formation of mammospheres. In addition, we showed that FTY720 reduced the expression of stem cell markers such as Oct3/4, Sox2 and Nanog via upregulation of protein phosphatase 2A (PP2A). These results suggest that FTY720 is an effective drug for breast CSCs in vitro.

Download Full-text

Moonlighting Role of PEDF in Breast Cancer

10.21203/rs.3.rs-93992/v1 ◽

2020 ◽

Author(s):

Carmen Gil-Gas ◽

Marta Sánchez-Díez ◽

Paloma Honrubia-Gómez ◽

Jose Luis Sánchez-Sánchez ◽

Carmen Belen Alvarez-Simón ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Stem Cell ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cancer Patient ◽

In Vitro Culture ◽

Screening Tests ◽

Stem Cell Markers ◽

Self Renewal

Abstract Background: Breast cancer is the leading cause of death among females in developed countries. Although the implementation of screening tests and the development of new therapies has increased the probability of remission, relapse rates still remain high. Numerous studies have indicated the connection between cancer initiating cells and slow cellular cycle cells, identified by their capacity to retain long labelling (LT+). Methods: We have designed a transgenic protein consisting in the C-terminal part of this protein, which acts by blocking endogenous PEDF in culture cell assays. Present work is based in doses-response in vitro assays as well as flow cytometry analysis of surface markers and cell cycle kinetic study of the tumour initiating cells.Results: In this study we show that this type of cells is present not only in cancer cell lines but also in cancer cells from patients with metastatic and advanced stage tumours. We also present new assays showing how stem cell self-renewal modulating proteins, such as PEDF, can modify the properties, expression of markers, and carcinogenicity of cancer stem cells. This protein has been involved in self-renewal in adult stem cells and has been described as anti-tumoral because of its anti-angiogenic effect. However, we show that PEDF enhances resistance in breast cancer patient cells in vitro culture by favoring a slow cellular cycle population (LT+). The PEDF signalling pathway could be a useful tool for controlling cancer stem cells self-renewal, and therefore control patient relapse. Conclusions: We demonstrate that it is possible to interfere with the self-renewal capacity of cancer stem cells, induce anoikis in vivo, and reduce resistance against Docetaxel treatment in cancer patient cells in vitro culture. We have also demonstrated that this PEDF modified protein produces a significant decrease in cancer stem cell markers. All these properties make this protein a potential application in clinical cancer therapies via co-administration with chemotherapy for relapse cancer treatment.

Download Full-text

Targeting specificity of dendritic cells on breast cancer stem cells: in vitro and in vivo evaluations

OncoTargets and Therapy ◽

10.2147/ott.s77554 ◽

2015 ◽

pp. 323 ◽

Cited By ~ 3

Author(s):

Phuc Pham ◽

Sinh Nguyen ◽

Viet Pham ◽

Ngoc Phan ◽

Huyen Nguyen ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Dendritic Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Breast Cancer Stem Cells

Download Full-text

The role of ProMyelocytic Leukemia (PML) protein in breast cancer and breast cancer stem cells

10.12681/eadd/45111 ◽

2018 ◽

Author(s):

Νικολέτα-Νίκη Σαχίνη

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Promyelocytic Leukemia ◽

Breast Cancer Stem Cells ◽

Forkhead Box ◽

Forkhead Box M1

Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί την πιο συχνή μορφή καρκίνου στις γυναίκες. Πρόκειται για μια ετερογενή ασθένεια όσον αφορά το φαινότυπό της και το γενετικό της υπόβαθρο. Καρκινικά χαρακτηριστικά, όπως ο ρυθμός πολλαπλασιασμού, η διεισδυτικότητα, η μεταστατικότητα, η ανθεκτικότητα στα φάρμακα και συγκεκριμένες ογκογόνες μεταλλαγές διαφέρουν μεταξύ περιπτώσεων καρκίνου του μαστού. Τέτοιου είδους ετερογένεια (ενδο-ογκική και δι-ογκική) μεταξύ των όγκων προκύπτει από στοχαστικές γενετικές και επιγενετικές αλλαγές οι οποίες προσδίδουν κληρονομήσιμες φαινοτυπικές και λειτουργικές διαφορές μεταξύ των καρκινικών κυττάρων. Παρ’ όλο που υπάρχουν θεραπευτικά σχήματα που αντιμετωπίζουν επιτυχώς την ασθένεια, η ετερογενής της φύση την καθιστά δύσκολο θεραπευτικό στόχο. Επομένως, η κατανόηση των παθογενετικών και μοριακών μηχανισμών οι οποίοι διέπουν τη νόσο και τους διαφορετικούς υποτύπους της είναι απαραίτητη για την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών στόχων και το σχεδιασμό εξατομικευμένης θεραπείας.Η πρωτεΐνη της προμυελοκυτταρικής λευχαιμίας (PML) περιγράφεται συνήθως ως ογκοκατασταλτικός παράγοντας λόγω των προ-αποπτωτικών, ανασταλτικών του κυτταρικού κύκλου και προγηραντικών ιδιοτήτων της. Συνεπώς, η έκφρασή της απουσιάζει από πρωτοπαθή δείγματα διαφόρων νεοπλασιών, συμπεριλαμβανομένου και του καρκίνου του μαστού. Παρ’ όλα αυτά σε πρόσφατες βιβλιογραφικές αναφορές η PML χαρακτηρίζεται ως ογκογόνος παράγοντας. Συγκεκριμένα, στη χρόνια μυελογενή λευχαιμία, σε γλοιοβλαστώματα και σε ορισμένες περιπτώσεις τριπλά αρνητικού καρκίνου του μαστού η PML εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα. Οι προ-ογκογόνες ιδιότητες της PML φαίνεται να σχετίζονται με τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου των φυσιολογικών και καρκινικών βλαστοκυττάρων αλλά και τη διατήρηση της αυτο-ανανέωσης, μέσω μεταβολικών οδών π.χ. οξείδωση των λιπαρών οξέων. Επομένως, προκύπτει ότι υπό συγκεκριμένες συνθήκες η PML έχει διττό ρόλο στην ογκογένεση εκδηλώνοντας ογκοκατασταλτική ή ογκογόνα δράση.Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η αποσαφήνιση των μοριακών και επιγενετικών μηχανισμών με τους οποίους η PML ρυθμίζει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τα μονοπάτια αυτό-ανανέωσης στον καρκίνο του μαστού. Τα πειραματικά μας δεδομένα υποστηρίζουν ότι η υπερέκφραση (ΥΕ) της PML αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και μπλοκάρει τον κυτταρικό κύκλο της τριπλά αρνητικά κυτταρικής σειράς καρκίνου του μαστού, MDA-MB-231. Από την ανάλυση του μεταγραφικού προφίλ αυτών των κυττάρων προκύπτει ότι σημαντικά σηματοδοτικά μονοπάτια και βιολογικές λειτουργίες, όπως και οι ρυθμιστές τους, διαταράσσονται μετά από ΥΕ PML. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι πολλά από τα γονίδια σχετιζόμενα με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό των οποίων η έκφραση μειώνεται μετά από ΥΕ PML είναι και, θετικά, ρυθμιζόμενοι στόχοι του μεταγραφικού παράγοντα FOXM1 (Forkhead Box M1). Η λειτουργική αλληλεπίδραση της PMLIV με την επικράτεια πρόσδεσης του FOXM1 στο DNA, καθώς και η μείωση του FOXM1 σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης, υποδεικνύουν ότι η PMLIV είναι ένας καταστολέας του FOXM1. Επιπλέον, δείξαμε ότι η PMLIV YE επηρεάζει το μεταγραφικό πρόγραμμα του μεταγραφικού παράγοντα, FOXO3, o οποίος δρα ανοδικά του FOXM1. Συμπερασματικά, προτείνουμε ότι η PML επηρεάζει την ισορροπία των FOXO3 και FOXM1 μεταγραφικών προγραμμάτων στοχεύοντας διακριτά υποσύνολα γονιδίων. Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι υψηλά επίπεδα PML μπορούν να επηρεάσουν ταυτόχρονα ποικίλα σηματοδοτικά μονοπάτια στοχεύοντας τον άξονα FOXO3-FOXM1, ο οποίος συνδέει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό (FOXM1) με την απόπτωση, διακοπή του κυτταρικού κύκλου και μηχανισμούς επιβίωσης (FOXO3). Βρήκαμε ακόμη ότι εκτός από τους FOXO3 και FOXM1, η ΥΕ PML στοχεύει κι άλλους καίριους μεταγραφικούς παράγοντες (NFYA,E2F,TBP) με γενικό ρόλο στη μεταγραφή και στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Συνεπώς, θεωρούμε ότι η PMLIV ΥΕ επιδρά σε σημαντικές βιολογικές διεργασίες μέσω ενός σύνθετου δικτύου μεταγραφικών παραγόντων και επιγενετικών αλλαγών. Αρχικά πειράματα PMLIV YE σε κύτταρα διαφορετικού τύπου καρκίνου του μαστού, τα Τ47D, έδειξαν ότι η PMLIV YE οδηγεί σε αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, αλλά προκαλεί και διαφορετικές αποκρίσεις σε σχέση με τα MDA-MB-231 κύτταρα.Μελετήσαμε ακόμη το ρόλο της PMLIV σε βλαστικά καρκινικά κύτταρα του μαστού. Παρατηρήσαμε ότι η PMLIV YE μειώνει την ικανότητα σχηματισμού ογκοσφαιρών στην καρκινική σειρά MDA-MB-231, υποδηλώνοντας ότι η PMLIV μειώνει την αυτό-ανανέωση των βλαστικών καρκινικών κυττάρων. Επιπλέον, ερευνήσαμε την επίδραση της PMLIV σε απομονωμένους, με βάση την έκφραση των επιφανειακών δεικτών EpCAM/CD24, υποπληθυσμούς καρκινικών κυττάρων και διαπιστώσαμε ότι η PMLIV YE επηρεάζει με διαφορετικό τρόπο την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη διαφοροποίηση του επιθηλίου, στην επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετάβαση, στον πολλαπλασιασμό και στη βλαστικότητα του κάθε υποπληθυσμού, καθώς και την ικανότητα αυτο-ανανέωσης η οποία καθορίστηκε in vitro με τη δοκιμασία σφαιρογένεσης και in vivo με ξενομοσχεύματα. Επομένως, τα αρχικά μας δεδομένα, σε αντίθεση με προηγούμενες αναφορές, υποστηρίζουν την άποψη ότι πολύ ογκογόνοι κυτταρικοί υποπληθυσμοί εμπίπτουν σε περισσότερους από έναν EpCAM/CD24 υπότυπους οι οποίοι επηρεάζονται από την PMLIV με διαφορετικό τρόπο.Συμπερασματικά, η ερευνά μας δίνει πληροφορίες για τη ρύθμιση της ανάπτυξης των όγκων από την PML στον καρκίνο του μαστού. Προσδιορίσαμε τους FOXO3 και FOXM1 σαν αλληλεπιδρώντες παράγοντες της PML, οι οποίοι προσδιορίζουν και το λειτουργικό αποτέλεσμα της PML στο κυτταρικό υπόβαθρο των MDA-MB-231 κυττάρων και αναδείξαμε έναν καινούριο, ρυθμιστικό άξονα στον πολλαπλασιασμό του καρκίνου του μαστού, PML/FOXO3/FOXM1, ο οποίος μπορεί να είναι θεραπευτικός στόχος. Επιπλέον, οι αρχικές παρατηρήσεις στα T47D κύτταρα, ενισχύουν την άποψη περί κυτταρικού υποβάθρου εξαρτώμενης δράσης της PML. Η PMLIV YE επηρέασε πολύ λιγότερο τη δημιουργία σφαιρών, ένδειξη αυτο-ανανέωσης, στα T47D σε σχέση με τα MDA-MB-231. Επιπλέον, συγκρίνοντας το μεταγραφικό προφίλ των δύο κυτταρικών σειρών, οι οποίες αντιπροσωπεύουν διαφορετικούς μοριακούς υποτύπους του καρκίνου του μαστού, μετά από PMLIV YE διαπιστώσαμε ότι η PMLIV επηρεάζει τόσο κοινές αλλά και διακριτές ομάδες γονιδίων. Προτείνουμε ότι η PML ευνοεί τόσο την αναστολή της ανάπτυξης του όγκου όσο και μηχανισμούς επιβίωσης σε διαφορετικό βαθμό, ο οποίος καθορίζεται από το εκάστοτε γενετικό και επιγενετικό υπόβαθρο των κυττάρων.

Download Full-text

Paclitaxel conjugated magnetic carbon nanotubes induce apoptosis in breast cancer cells and breast cancer stem cells in vitro

10.1016/b978-0-323-90951-8.00001-1 ◽

2022 ◽

pp. 309-331

Author(s):

Prachi Ghoderao ◽

Sanjay Sahare ◽

Anjali A. Kulkarni ◽

Tejashree Bhave

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Carbon Nanotubes ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cancer Cells ◽

Breast Cancer Cells ◽

Breast Cancer Stem Cells ◽

Magnetic Carbon ◽

Magnetic Carbon Nanotubes

Download Full-text

Stage-specific embryonic antigen-3 (SSEA-3) and β3GalT5 are cancer specific and significant markers for breast cancer stem cells

Proceedings of the National Academy of Sciences ◽

10.1073/pnas.1522602113 ◽

2015 ◽

Vol 113 (4) ◽

pp. 960-965 ◽

Cited By ~ 31

Author(s):

Sarah K. C. Cheung ◽

Po-Kai Chuang ◽

Han-Wen Huang ◽

Wendy W. Hwang-Verslues ◽

Candy Hsin-Hua Cho ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cancer Cells ◽

Embryonic Stem ◽

Cancer Therapies ◽

New Cancer Therapies ◽

Globo Series

The discovery of cancer stem cells (CSCs), which are responsible for self-renewal and tumor growth in heterogeneous cancer tissues, has stimulated interests in developing new cancer therapies and early diagnosis. However, the markers currently used for isolation of CSCs are often not selective enough to enrich CSCs for the study of this special cell population. Here we show that the breast CSCs isolated with CD44+CD24-/loSSEA-3+ or ESAhiPROCRhiSSEA-3+ markers had higher tumorigenicity than those with conventional markers in vitro and in vivo. As few as 10 cells with CD44+CD24-/loSSEA-3+ formed tumor in mice, compared with more than 100 cells with CD44+CD24-/lo. Suppression of SSEA-3 expression by knockdown of the gene encoding β-1,3-galactosyltransferase 5 (β3GalT5) in the globo-series pathway, led to apoptosis in cancer cells specifically but had no effect on normal cells. This finding is further supported by the analysis of SSEA-3 and the two related globo-series epitopes SSEA4 and globo-H in stem cells (embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells) and various normal and cancer cells, and by the antibody approach to target the globo-series glycans and the late-stage clinical trials of a breast cancer vaccine.

Download Full-text

Repurposing of Fluvastatin as an Anticancer Agent against Breast Cancer Stem Cells via Encapsulation in a Hyaluronan-Conjugated Liposome

Pharmaceutics ◽

10.3390/pharmaceutics12121133 ◽

2020 ◽

Vol 12 (12) ◽

pp. 1133

Author(s):

Ji Yu ◽

Dae Shin ◽

Jin-Seok Kim

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cancer Cells ◽

Breast Cancer Cells ◽

Body Weight Loss ◽

Breast Cancer Stem Cells ◽

Anticancer Efficacy

Fluvastatin (FLUVA), which is a common anti-hypercholesterolemia drug, exhibits potential anticancer activity as it suppresses the proliferation, angiogenesis, and metastasis of breast cancer cells via inhibiting 3-hydroxy-methyl glutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase. In this study, hyaluronan-conjugated FLUVA-encapsulating liposomes (HA-L-FLUVA) were evaluated for their anticancer efficacy in vitro and in vivo. The particle size, zeta potential, and encapsulation efficiency of HA-L-FLUVA were 158.36 ± 1.78 nm, −24.85 ± 6.26 mV, and 35%, respectively. Growth inhibition of breast cancer stem cells (BCSCs) by HA-L-FLUVA was more effective than that by free FLUVA. The half maximal inhibitory concentration (IC50) values of FLUVA, L-FLVUA, and HA-L-FLUVA were 0.16, 0.17, and 0.09 μM, respectively. The in vivo anticancer effect of HA-L-FLUVA in combination with doxorubicin (DOX) was more effective than that of free FLUVA, free DOX, and HA-L-FLUVA. The longest survival of mice was achieved by treatment with FLUVA (15 mg/kg) and HA-L-FLUVA (15 mg/kg) + DOX (3 mg/kg), followed by HA-L-FLUVA (15 mg/kg), Dulbecco’s phosphate buffered saline, and DOX (3 mg/kg). No more than 10% body weight loss was observed in the mice injected with FLUVA, indicating that the drug was not toxic. Taken together, these results indicate that HA-L-FLUVA could serve as an effective anticancer drug by inhibiting the growth of both breast cancer cells and cancer stem cells.

Download Full-text

ETV7 regulates breast cancer stem-like cell features by repressing IFN-response genes

Cell Death and Disease ◽

10.1038/s41419-021-04005-y ◽

2021 ◽

Vol 12 (8) ◽

Author(s):

Laura Pezzè ◽

Erna Marija Meškytė ◽

Mattia Forcato ◽

Stefano Pontalti ◽

Kalina Aleksandra Badowska ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Transcriptome Profiling ◽

Culture Conditions ◽

Conventional Chemotherapy ◽

Breast Cscs ◽

Mammosphere Formation ◽

Ets Family ◽

Formation Efficiency

AbstractCancer stem cells (CSCs) represent a population of cells within the tumor able to drive tumorigenesis and known to be highly resistant to conventional chemotherapy and radiotherapy. In this work, we show a new role for ETV7, a transcriptional repressor member of the ETS family, in promoting breast cancer stem-like cells plasticity and resistance to chemo- and radiotherapy in breast cancer (BC) cells. We observed that MCF7 and T47D BC-derived cells stably over-expressing ETV7 showed reduced sensitivity to the chemotherapeutic drug 5-fluorouracil and to radiotherapy, accompanied by an adaptive proliferative behavior observed in different culture conditions. We further noticed that alteration of ETV7 expression could significantly affect the population of breast CSCs, measured by CD44+/CD24low cell population and mammosphere formation efficiency. By transcriptome profiling, we identified a signature of Interferon-responsive genes significantly repressed in cells over-expressing ETV7, which could be responsible for the increase in the breast CSCs population, as this could be partially reverted by the treatment with IFN-β. Lastly, we show that the expression of the IFN-responsive genes repressed by ETV7 could have prognostic value in breast cancer, as low expression of these genes was associated with a worse prognosis. Therefore, we propose a novel role for ETV7 in breast cancer stem cells’ plasticity and associated resistance to conventional chemotherapy and radiotherapy, which involves the repression of a group of IFN-responsive genes, potentially reversible upon IFN-β treatment. We, therefore, suggest that an in-depth investigation of this mechanism could lead to novel breast CSCs targeted therapies and to the improvement of combinatorial regimens, possibly involving the therapeutic use of IFN-β, with the aim of avoiding resistance development and relapse in breast cancer.

Download Full-text

Construction and Identification of New Molecular Markers of Triple-Negative Breast Cancer Stem Cells

Frontiers in Oncology ◽

10.3389/fonc.2021.647291 ◽

2021 ◽

Vol 11 ◽

Author(s):

Tingting Liu ◽

Hongyue Wang ◽

Zhiyong Liu ◽

Jing Zhang ◽

Yan Liu ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Flow Cytometry ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cell Line ◽

Screening Method ◽

Breast Cancer Stem Cells ◽

Positive Phage

Objective: We screened the TNBC stem cells using phage display (PD) and acquired the specific binding clones; and then the positive phage DNAs were amplified and extracted, synthesized with specific polypeptides, and labeled with fluorescein isothiocyanate (FITC). Finally, we identified the specificity of the polypeptides in vitro and in vivo.Methods: Human breast cancer cell line MDA-MB-231 and human mammary gland cell line hs578bst were chosen in our study, and MDA-MB-231 breast cancer stem cells (BCSCs) were cultured and identified by flow cytometry. The phage peptide library was screened using MDA-MB-231 BCSCs, the positive phage clones were identified by ELISA, and the DNA of the positive phages was extracted and sent to a biotechnology company for sequencing. According to the sequencing results, a specific polypeptide was synthesized and labeled with FITC. In the end, the specificity of a polypeptide to BCSCs was identified in vivo and in vitro.Results: The MDA-MB-231 BCSCs were cultured and enriched with the “serum and serum-free alternate” method. The BCSCs were found to have characteristics of CD44+/CD24−/low epithelial surface antigen (ESA) and ALDH+ with flow cytometry. The phage was enriched to 200-fold after three rounds of screening for MDA-MB-231 BCSCs. The positive phages were sequenced; then a polypeptide named M58 was synthesized according to sequencing results. Polypeptide M58 has a specific affinity to MDA-MB-231 BCSCs in vivo and in vitro.Conclusion: Specific polypeptides binding to MDA-MB-231 BCSCs were screened out by PD screening method, which laid a theoretical foundation for the targeted therapy and further research of BCSCs.

Download Full-text