Nanoparticle-Based RNAi Therapeutics Targeting Cancer Stem Cells: Update and Prospective

Cancer stem cells (CSCs) are characterized by intrinsic self-renewal and tumorigenic properties, and play important roles in tumor initiation, progression, and resistance to diverse forms of anticancer therapy. Accordingly, targeting signaling pathways that are critical for CSC maintenance and biofunctions, including the Wnt, Notch, Hippo, and Hedgehog signaling cascades, remains a promising therapeutic strategy in multiple cancer types. Furthermore, advances in various cancer omics approaches have largely increased our knowledge of the molecular basis of CSCs, and provided numerous novel targets for anticancer therapy. However, the majority of recently identified targets remain ‘undruggable’ through small-molecule agents, whereas the implications of exogenous RNA interference (RNAi, including siRNA and miRNA) may make it possible to translate our knowledge into therapeutics in a timely manner. With the recent advances of nanomedicine, in vivo delivery of RNAi using elaborate nanoparticles can potently overcome the intrinsic limitations of RNAi alone, as it is rapidly degraded and has unpredictable off-target side effects. Herein, we present an update on the development of RNAi-delivering nanoplatforms in CSC-targeted anticancer therapy and discuss their potential implications in clinical trials.

Download Full-text

STEM-26. SMALL MOLECULE DRUG CBL0137 INHIBITS THE FACT COMPLEX AND SENSITIZES GLIOBLASTOMA CANCER STEM CELLS TO RADIOTHERAPY

Neuro-Oncology ◽

10.1093/neuonc/noaa215.843 ◽

2020 ◽

Vol 22 (Supplement_2) ◽

pp. ii201-ii202

Author(s):

Miranda Tallman ◽

Abigail Zalenski ◽

Amanda Deighen ◽

Morgan Schrock ◽

Sherry Mortach ◽

...

Keyword(s):

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

High Rate ◽

Orthotopic Model ◽

In Vivo Models ◽

Specific Cytotoxicity ◽

Treatment Paradigm ◽

Cancer Agent

Abstract Glioblastoma (GBM) is a malignant brain tumor with nearly universal recurrence. GBM cancer stem cells (CSCs), a subpopulation of radio- and chemo-resistant cancer cells capable of self-renewal, contribute to the high rate of recurrence. The anti-cancer agent, CBL0137, inhibits the FACT (facilitates chromatin transcription) complex leading to cancer cell specific cytotoxicity. Here, we show that CBL0137 sensitized GBM CSCs to radiotherapy using both in vitro and in vivo models. Treatment of CBL0137 combined with radiotherapy led to increased DNA damage in GBM patient specimens and failure to resolve the damage led to decreased cell viability. Using clonogenic assays, we confirmed that CBL0137 radiosensitized the CSCs. To validate that combination therapy impacted CSCs, we used an in vivo subcutaneous model and showed a decrease in the frequency of cancer stem cells present in tumors as well as decreased tumor volume. Using an orthotopic model of GBM, we confirmed that treatment with CBL0137 followed by radiotherapy led to significantly increased survival compared to either treatment alone. Radiotherapy remains a critical component of patient care for GBM, even though there exists a resistant subpopulation. Radio-sensitizing agents, including CBL0137, pose an exciting treatment paradigm to increase the efficacy of irradiation, especially by inclusively targeting CSCs.

Download Full-text

STEM-20. RADIO-SENSITIZING GLIOBLASTOMA CANCER STEM CELLS BY INHIBITION OF FACT

Neuro-Oncology ◽

10.1093/neuonc/noz175.993 ◽

2019 ◽

Vol 21 (Supplement_6) ◽

pp. vi237-vi238

Author(s):

Miranda Montgomery ◽

Abigail Zalenski ◽

Amanda Deighen ◽

Sherry Mortach ◽

Treg Grubb ◽

...

Keyword(s):

Stem Cells ◽

Dna Damage ◽

Cancer Stem Cells ◽

Combination Therapy ◽

High Rate ◽

Primary Role ◽

Cancer Cell Growth ◽

Treatment Paradigm

Abstract Glioblastoma (GBM) has a particularly high rate of recurrence with a 5-year overall survival rate of approximately 5%. This is in part due to a sub-population of cancer stem cells (CSC), which are both radioresistant and chemotherapeutically resistant to conventional treatments. Here we investigated CBL0137, a small molecule form of curaxin, in combination with radiotherapy as a means to radiosensitize CSCs. CBL0137 sequesters FACT (facilitates chromatin transcription) complex to chromatin, which leads to activation of p53 and inhibition of NF-κB. This sequestering of FACT results in cytotoxicity especially within tumor cells and prevents FACT from performing its primary role as a histone chaperone, as well as inhibits its part in the DNA damage response pathway. We show that when combined with radiotherapy, CBL0137 administration limited the ability of CSCs to identify and repair damaged DNA. CSCs treated in vitro with CBL0137 and irradiation showed an increased inhibition of cancer cell growth and decreased viability compared to irradiation or drug alone. Combination therapy also showed more DNA damage in the CSCs than with either agent alone. Based on our in vitro evidence for the efficacy of combination therapy to target CSCs, we moved forward to test the treatment in vivo. Using a subcutaneous model, we show that the amount of CD133+ cells (a marker for GMB CSCs) was reduced in irradiation plus CBL0137 compared to either treatment alone. Survival studies demonstrated that irradiation plus CBL0137 compared to irradiation alone or CBL0137 alone increase lifespan. Here we show the ability of CBL0137, in combination with irradiation, to target patient GBM CSCs both in vitro and in vivo. This work establishes a new treatment paradigm for GBM that inclusively targets CSCs and may ultimately reduce tumor recurrence.

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

Non-Canonical Hedgehog Signaling Is a Positive Regulator of the WNT Pathway and Is Required for the Survival of Colon Cancer Stem Cells

Cell Reports ◽

10.1016/j.celrep.2017.11.025 ◽

2017 ◽

Vol 21 (10) ◽

pp. 2813-2828 ◽

Cited By ~ 40

Author(s):

Joseph L. Regan ◽

Dirk Schumacher ◽

Stephanie Staudte ◽

Andreas Steffen ◽

Johannes Haybaeck ◽

...

Keyword(s):

Stem Cells ◽

Colon Cancer ◽

Cancer Stem Cells ◽

Hedgehog Signaling ◽

Wnt Pathway ◽

Positive Regulator ◽

Colon Cancer Stem Cells

Download Full-text

Genome-wide CRISPR-Cas9 screen identified KLF11 as a druggable suppressor for sarcoma cancer stem cells

Science Advances ◽

10.1126/sciadv.abe3445 ◽

2021 ◽

Vol 7 (5) ◽

pp. eabe3445

Author(s):

Yicun Wang ◽

Jinhui Wu ◽

Hui Chen ◽

Yang Yang ◽

Chengwu Xiao ◽

...

Keyword(s):

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Negative Feedback ◽

Direct Interaction ◽

Therapy Resistance ◽

Negative Regulator ◽

Chemotherapy Response ◽

Genome Wide

Cancer stem cells (CSCs) are involved in tumorigenesis, recurrence, and therapy resistance. To identify critical regulators of sarcoma CSCs, we performed a reporter-based genome-wide CRISPR-Cas9 screen and uncovered Kruppel-like factor 11 (KLF11) as top candidate. In vitro and in vivo functional annotation defined a negative role of KLF11 in CSCs. Mechanistically, KLF11 and YAP/TEAD bound to adjacent DNA sites along with direct interaction. KLF11 recruited SIN3A/HDAC to suppress the transcriptional output of YAP/TEAD, which, in turn, promoted KLF11 transcription, forming a negative feedback loop. However, in CSCs, this negative feedback was lost because of epigenetic silence of KLF11, causing sustained YAP activation. Low KLF11 was associated with poor prognosis and chemotherapy response in patients with sarcoma. Pharmacological activation of KLF11 by thiazolidinedione effectively restored chemotherapy response. Collectively, our study identifies KLF11 as a negative regulator in sarcoma CSCs and potential therapeutic target.

Download Full-text

Ovarian Epithelial Cancer Stem Cells

The Scientific World JOURNAL ◽

10.1100/tsw.2011.112 ◽

2011 ◽

Vol 11 ◽

pp. 1243-1269 ◽

Cited By ~ 10

Author(s):

Irena Conic ◽

Irena Dimov ◽

Desanka Tasic-Dimov ◽

Biljana Djordjevic ◽

Vladisav Stefanovic

Keyword(s):

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Potential Role ◽

Research Field ◽

Current Evidence ◽

Epithelial Stem Cells ◽

Ovarian Epithelial Cancer ◽

Cells Of Origin ◽

Cancer Types ◽

And Function

The last decade witnessed an explosion of interest in cancer stem cells (CSCs). The realization of epithelial ovarian cancer (EOC) as a CSC-related disease has the potential to change approaches in the treatment of this devastating disease dramatically. The etiology and early events in the progression of these carcinomas are among the least understood of all major human malignancies. Compared to the CSCs of other cancer types, the identification and study of EOC stem cells (EOCSCs) is rather difficult due to several major obstacles: the heterogeneity of tumors comprising EOCs, unknown cells of origin, and lack of knowledge considering the normal ovarian stem cells. This poses a major challenge for urgent development in this research field. This review summarizes and evaluates the current evidence for the existence of candidate normal ovarian epithelial stem cells as well as EOCSCs, emphasizing the requirement for a more definitive laboratory approach for the isolation, identification, and enrichment of EOCSCs. The present review also revisits the ongoing debate regarding other cells and tissues of origin of EOCs, and discusses early events in the pathogenesis of this disease. Finally, this review discusses the signaling pathways that are important regulators of candidate EOCSC maintenance and function, their potential role in the distinct pathogenesis of different EOC subtypes, as well as potential mechanisms and clinical relevance of EOCSC involvement in drug resistance.

Download Full-text

LncRNA MONC Suppresses the Malignant Phenotype of Endometrial Cancer Stem Cells by Regulating the MiR-636/GLCE Axis

10.21203/rs.3.rs-40559/v1 ◽

2020 ◽

Author(s):

Yibing Li ◽

Jianing Huo ◽

Junjian He ◽

Haining Ma ◽

Xiaoxin Ma

Keyword(s):

Cell Cycle ◽

Stem Cells ◽

Endometrial Cancer ◽

Cancer Stem Cells ◽

Suppressive Effect ◽

Luciferase Assay ◽

Biological Behavior ◽

Mesenchymal Transition ◽

Tumor Suppressive Effect

Abstract Background: Emerging evidence shows that abnormal expression of long non-coding RNA is involved in the occurrence and development of various tumors. LncRNA MONC is abnormally expressed in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), lung cancer, colorectal cancer, and acute megakaryocytic leukemia, but the biological function and potential regulatory mechanism of MONC in endometrial cancer stem cells (ECSCs) and endometrial cancer cells (ECCs) have not been studied. In this study, we aimed to explore the tumor suppressive effect and mechanism of MONC in regulating ECSCs and ECCs. Methods: The expression of genes was detected by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). The expression of proteins was detected by Western blot. The interplay of LncRNA-miRNA-mRNA was verified using the luciferase assay. The growth rate of ECSC spheroids was detected by sphere formation assay. Cell proliferation was detected by CCK-8 assay. The cell invasion was detected by transwell invasion assay. Cell cycle was detected by Cell cycle analysis.Cell apoptosis was detected by the Annexin V-fluorescein isothiocyanate (FITC)/propidium iodide (PI) double-staining assay. Animal study was conducted to evaluate the effect of MONC combined with miR-636 on tumor growth in vivo. Results: Low MONC expression in endometrial carcinoma (EC), which directly inhibits the malignant biological behavior of ECSCs and ECCs by directly inhibiting miR-636. Simultaneously, miR-636 may indirectly reduce the expression of MONC. Down-regulation of miR-636 may promote GLCE expression by targeting the 3'-untranslated region (UTR) of the downstream gene GLCE, thereby inhibiting the progression of ECSCs. MONC combined with miR-636 inhibited the Notch signaling pathway and tumor epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) process. In addition, we verified the tumor suppressive effect of MONC in nude mice, miR-636 can rescue the tumor suppressive effect of overexpressing MONC, and this effect is more obvious in ECSC. Conclusion: MONC inhibits the malignant phenotypes of ECSCs and ECCs by regulating the miR-636/GLCE axis. The MONC/miR-636/GLCE axis may provide novel treatment avenues for human EC.

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

Selectively Targeting Breast Cancer Stem Cells by 8-Quinolinol and Niclosamide

10.21203/rs.3.rs-686641/v1 ◽

2021 ◽

Author(s):

Patricia Cámara-Sánchez ◽

Zamira V. Díaz-Riascos ◽

Natalia García-Aranda ◽

Petra Gener ◽

Joaquin Seras-Franzoso ◽

...

Keyword(s):

Breast Cancer ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Cell Viability ◽

Cancer Cells ◽

Cell Lines ◽

Breast Cancer Subtype ◽

Anchorage Independent Growth ◽

Tnbc Cell

Abstract Background Cancer maintenance, metastatic dissemination and drug-resistance are sustained by cancer stem cells (CSCs). Triple negative breast cancer (TNBC) is the breast cancer subtype with the highest numbers of CSCs and poorest prognosis. Here, we aimed to identify potential drugs targeting CSCs to be further employed in combination with standard chemotherapy in TNBC treatment. Methods The anti-CSC efficacy of up to 17 small-drugs was tested in TNBC cell lines using cell viability assays on differentiated cancer cells and CSCs. Then, the effect of 2 selected drugs (8-quinolinol -8Q- and niclosamide -NCS-) in the cancer stemness hallmarks were evaluated using mammosphere growth, cell invasion, migration and anchorage-independent growth assays. Changes in the expression of stemness genes upon 8Q or NCS treatment were also evaluated. Moreover, the potential synergism of 8Q and NCS with PTX on the CSC proliferation and on stemness-related signaling pathways was evaluated using TNBC cell lines, CSC-reporter sublines, and CSCenriched mammospheres. Finally, the efficacy of the NCS in combination with PTX was analyzed in vivo using an orthotopic mice model of MDA-MB-231 cells. Results Among all tested drug candidates, 8Q and NCS showed remarkable specific anti-CSC activity in terms of CSC viability, migration, invasion and anchorage independent growth reduction in vitro. Moreover, specific 8Q/PTX and NCS/PTX ratios at which both drugs displayed a synergistic effect in different TNBC cell lines were identified. The solely use of PTX increased the relative presence of CSCs in TNBC cells, whereas the combination with 8Q and NCS counteracted this pro-CSC activity of PTX whilst significantly reducing cell viability. In vivo, the combination of NCS with PTX reduced tumor growth, and limited the dissemination of the disease by reducing the circulating tumor cells and the incidence of lung metastasis. Conclusions The combination of 8Q and NCS with PTX at established ratios inhibits both, the proliferation of differentiated cancer cells and the viability of CSCs, opening a way to more efficacious TNBC treatments.

Download Full-text

ID: 1023 All-trans retinoic acid targets gastric cancer stem cells and inhibits patient-derived gastric carcinoma tumor growth

Biomedical Research and Therapy ◽

10.15419/bmrat.v4is.301 ◽

2017 ◽

Vol 4 (S) ◽

pp. 98

Author(s):

P H Nguyen ◽

J Giraud ◽

C Staedel ◽

L Chambonnier ◽

P Dubus ◽

...

Keyword(s):

Cell Cycle ◽

Stem Cells ◽

Cancer Stem Cells ◽

Gastric Carcinoma ◽

Tumor Growth ◽

Cell Cycle Progression ◽

3D Culture ◽

All Trans Retinoic Acid

Gastric carcinoma is the third leading cause of cancer-related death worldwide. This cancer, most of the time metastatic, is essentially treated by surgery associated with conventional chemotherapy, and has a poor prognosis. The existence of cancer stem cells (CSC) expressing CD44 and a high aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity has recently been demonstrated in gastric carcinoma and has opened new perspectives to develop targeted therapy. In this study, we evaluated the effects of all-transretinoic acid (ATRA) on CSCs in human gastric carcinoma. ATRA effects were evaluated on the proliferation and tumorigenic properties of gastric carcinoma cells from patient-derived tumors and cell lines in conventional 2D cultures, in 3D culture systems (tumorsphere assay) and in mouse xenograft models. ATRA inhibited both tumorspheres initiation and growth in vitro, which was associated with a cell-cycle arrest through the upregulation of cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors and the downregulation of cell-cycle progression activators. More importantly, ATRA downregulated the expression of the CSC markers CD44 and ALDH as well as stemness genes such as Klf4 and Sox2 and induced differentiation of tumorspheres. Finally, 2 weeks of daily ATRA treatment were sufficient to inhibit gastric tumor progression in vivo, which was associated with a decrease in CD44, ALDH1, Ki67 and PCNA expression in the remaining tumor cells. Administration of ATRA appears to be a potent strategy to efficiently inhibit tumor growth and more importantly to target gastric CSCs in both intestinal and diffuse types of gastric carcinoma.

Download Full-text