Breast cancer is one of the most common life-threatening malignancies and the top cause of cancer deaths in women. Although many conventional therapies exist for its treatment, breast cancer still has many handicaps to overcome. Cancer stem cells (CSCs) are a well-known cause of tumor recurrences due to the ability of CSCs for self-renewal and differentiation into cell subpopulations, similar to stem cells. To fully treat breast cancer, a strategy for the treatment of both cancer cells and CSCs is required. However, current strategies for the eradication of CSCs are non-specific and have low efficacy. Therefore, surface biomarkers to selectively treat CSCs need to be developed. Here, 34 out of 641 surface biomarkers on CSCs were identified by proteomic analysis between the human breast adenocarcinoma cell line MCF-7 and MCF-7-derived CSCs. Among them, carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecules 6 (CEACAM6 or CD66c), a member of the CEA family, was selected as a novel biomarker on the CSC surface. This biomarker was then experimentally validated and evaluated for use as a CSC-specific marker. Its biological effects were assessed by treating breast cancer stem cells (BCSCs) with short hairpin (sh)-RNA under oxidative cellular conditions. This study is the first to evaluate the biological function of CD66c as a novel biomarker on the surface of CSCs. This marker is available as a moiety for use in the development of targeted therapeutic agents against CSCs.
Background: Previous studies have shown that lung cancer stem cells express CD133 and that certain cancer stem cells express cancer germline antigens (CGAs). The transcriptional regulation of CD133 is complicated and poorly understood. We investigated CD133 and CGA expression in a non-small cell lung cancer cell line. Methods: The expression levels of CD133 and CGAs (MAGE-6, GAGE, SSX, and TRAG-3) were measured in an NCI-H292 lung cancer cell line. The methylation status of the CD133 gene promoter region was analyzed. The expression levels and promoter methylation statuses of CD133 and CGAs were confirmed by treatment with the demethylating agent 5-aza-2'-deoxycytidine (ADC). Results: After treatment with ADC, CD133 expression was no longer detected. MAGE-6 and TRAG-3 were detected before ADC treatment, while GAGE and SSX were not detected. ADC treatment upregulated MAGE-6 and TRAG-3 expression, while GAGE expression was still undetected after treatment, and only weak SSX expression was observed. GAGE expression was not correlated with expression of CD133, while the levels of expression of MAGE-6, TRAG-3, and SSX were inversely correlated with CD133 expression. Conclusion: These results showed that CD133 expression can be regulated by methylation. Thus, the demethylation of the CD133 promoter may compromise the treatment of lung cancer by inactivating cancer stem cells and/or activating CGAs.
The cancer stem cell (CSC) hypothesis has captured the attention of many scientists. It is believed that elimination of CSCs could possibly eradicate the whole cancer. CSC surface markers provide molecular targeted therapies for various cancers, using therapeutic antibodies specific for the CSC surface markers. Various CSC surface markers have been identified and published. Interestingly, most of the markers used to identify CSCs are derived from surface markers present on human embryonic stem cells (hESCs) or adult stem cells. In this review, we classify the currently known 40 CSC surface markers into 3 different categories, in terms of their expression in hESCs, adult stem cells, and normal tissue cells. Approximately 73% of current CSC surface markers appear to be present on embryonic or adult stem cells, and they are rarely expressed on normal tissue cells. The remaining CSC surface markers are considerably expressed even in normal tissue cells, and some of them have been extensively validated as CSC surface markers by various research groups. We discuss the significance of the categorized CSC surface markers, and provide insight into why surface markers on hESCs are an attractive source to find novel surface markers on CSCs.
Background: The aim of this systematic review was to investigate whether stem cells could be effectively applied in targeted therapy of breast cancer. Material and Method: A systematic literature search was performed for original articles published from January 2007 until May 2012. Results: Nine studies met the inclusion criteria for phase I or II clinical trials, of which three used stem cells as vehicles, two trials used autologous hematopoetic stem cells and in four trials cancer stem cells were targeted. Mesenchymal stem cells (MSCs) were applied as cellular vehicles to transfer therapeutic agents. Cell therapy with MSC can successfully target resistant cancers. Cancer stem cells were selectively targeted via a proteasome-dependent suicide gene leading to tumor regression. $Wnt/{\beta}$-catenin signaling pathway has been also evidenced to be an attractive CSC-target. Conclusions: This systematic review focused on two different concepts of stem cells and breast cancer marking a turning point in the trials that applied stem cells as cellular vehicles for targeted delivery therapy as well as CSC-targeted therapies. Applying stem cells as targeted therapy could be an effective therapeutic approach for treatment of breast cancer in the clinic and in therapeutic marketing; however this needs to be confirmed with further clinical investigations.
Leukemia stem cells (LSCs) play important roles in leukemia initiation, progression and relapse, and thus represent a critical target for therapeutic intervention. Hence, it is extremely urgent to explore new therapeutic strategies directly targeting LSCs for acute myelogenous leukemia (AML) therapy. We show here that Angelica sinensis polysaccharide (ASP), a major active component in Dong quai (Chinese Angelica sinensis), effectively inhibited human AML $CD34^+CD38^-$ cell proliferation in vitro culture in a dose-dependent manner while sparing normal hematopoietic stem and progenitor cells at physiologically achievable concentrations. Furthermore, ASP exerted cytotoxic effects on AML K562 cells, especially LSC-enriched $CD34^+CD38^-$ cells. Colony formation assays further showed that ASP significantly suppressed the formation of colonies derived from AML $CD34^+CD38^-$ cells but not those from normal $CD34^+CD38^-$ cells. Examination of the underlying mechanisms revealed that ASP induced $CD34^+CD38^-$ cell senescence, which was strongly associated with a series of characteristic events, including up-regulation of p53, p16, p21, and Rb genes and changes of related cell cycle regulation proteins P16, P21, cyclin E and CDK4, telomere end attrition as well as repression of telomerase activity. On the basis of these findings, we propose that ASP represents a potentially important agent for leukemia stem cell-targeted therapy.
Glutathione (GSH), the main cellular antioxidant, dynamically influences tumor growth, metastasis, and resistance to therapy in the tumor microenvironment (TME), which comprises cancer cells, immune cells, stromal cells, and non-cellular components, including the extracellular matrix, metabolites, hypoxia, and acidity. Cancer stem cells (CSCs) and T cells are minor but significant cell subsets of the TME. GSH dynamics influences the fate of CSCs and T cells. Here, we explored GSH dynamics in CSCs and T cells within the TME, as well as therapeutic approaches that could target these dynamics.
Background and Objectives: MYC, also known as an oncogenic reprogramming factor, is a multifunctional transcription factor that maintains induced pluripotent stem cells (iPSCs). Although MYC is frequently upregulated in various cancers and is correlated with a poor prognosis, MYC is downregulated and correlated with a good prognosis in lung adenocarcinoma. MYC and two other MYC family genes, MYCN and MYCL, have similar structures and could contribute to tumorigenic conversion both in vitro and in vivo. Methods and Results: We systematically investigated whether MYC family genes act as prognostic factors in various human cancers. We first evaluated alterations in the expression of MYC family genes in various cancers using the Oncomine and The Cancer Genome Atlas (TCGA) database and their mutation and copy number alterations using the TCGA database with cBioPortal. Then, we investigated the association between the expression of MYC family genes and the prognosis of cancer patients using various prognosis databases. Multivariate analysis also confirmed that co-expression of MYC/MYCL/MYCN was significantly associated with the prognosis of lung, gastric, liver, and breast cancers. Conclusions: Taken together, our results demonstrate that the MYC family can function not only as an oncogene but also as a tumor suppressor gene in various cancers, which could be used to develop a novel approach to cancer treatment.
Qi, Ling;Ren, Kuang;Fang, Fang;Zhao, Dong-Hai;Yang, Ning-Jiang;Li, Yan
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.16
no.12
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pp.4849-4852
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2015
Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) has been investigated as an effective agent to treat various cancers. Cancer stem cells are resistant to TRAIL treatment, but the mechanism of TRAIL resistance remains unknown. In this study, brain cancer stem cells were isolated by CD133 magnetic sorting, and the number of CD133 positive cells detected by flow cytometry. The self-renewing capacity of brain cancer stem cells was examined by a neurosphere formation assay, and the percentage of cell death after TRAIL treatment was examined by an MTS assay. Expression of DR5, FADD, caspase 8 and BCL2 proteins was detected by western blot. The amount of CD133 positive cells was enriched to 71% after CD133 magnetic sorting. Brain cancer stem cell neurosphere formation was significantly increased after TRAIL treatment. TRAIL treatment also reduced the amount of viable cells and this decrease was inhibited by a caspase 8 inhibitor or by the pan-caspase inhibitor z-VAD (P<0.05). Brain cancer stem cells expressed lower levels caspase 8 protein and higher levels of BCL2 protein when compared with CD133 negative cells (P<0.05). Our data suggest that TRAIL resistance is related to overexpression of BCL2 and low expression of caspase 8 which limit activation of caspase 8 in brain cancer stem cells.
Saewhan Park;Kyung-Hee Kim;Yun-Hee Bae;Young Taek Oh;Hyemi Shin;Hyung Joon Kwon;Chan Il Kim;Sung Soo Kim;Hwan-Geun Choi;Jong Bae Park;Byoung Dae Lee
International Journal of Stem Cells
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v.17
no.3
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pp.319-329
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2024
Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2), a large GTP-regulated serine/threonine kinase, is well-known for its mutations causing late-onset Parkinson's disease. However, the role of LRRK2 in glioblastoma (GBM) carcinogenesis has not yet been fully elucidated. Here, we discovered that LRRK2 was overexpressed in 40% of GBM patients, according to tissue microarray analysis, and high LRRK2 expression correlated with poor prognosis in GBM patients. LRRK2 and stemness factors were highly expressed in various patient-derived GBM stem cells, which are responsible for GBM initiation. Canonical serum-induced differentiation decreased the expression of both LRRK2 and stemness factors. Given that LRRK2 is a key regulator of glioma stem cell (GSC) stemness, we developed DNK72, a novel LRRK2 kinase inhibitor that penetrates the blood-brain barrier. DNK72 binds to the phosphorylation sites of active LRRK2 and dramatically reduced cell proliferation and stemness factors expression in in vitro studies. Orthotopic patient-derived xenograft mouse models demonstrated that LRRK2 inhibition with DNK72 effectively reduced tumor growth and increased survival time. We propose that LRRK2 plays a significant role in regulating the stemness of GSCs and that suppression of LRRK2 kinase activity leads to reduced GBM malignancy and proliferation. In the near future, targeting LRRK2 in patients with high LRRK2-expressing GBM could offer a superior therapeutic strategy and potentially replace current clinical treatment methods.
Research indicates that a small population of cancer cells is highly tumorigenic, endowed with the capacity for self-renewal, and has the ability to differentiate into cells that constitute the bulk of tumors. These cells are considered the "drivers" of the tumorigenic process in some tumor types, and have been named cancer stem cells (CSC). Epithelial-mesenchymal transition (EMT) appears to be involved in the process leading to the acquisition of stemness by epithelial tumor cells. Through this process, cells acquire an invasive phenotype that may contribute to tumor recurrence and metastasis. CSC have been identified in human head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) using markers such as CD133 and CD44 expression, and aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity. Head and neck cancer stem cells reside primarily in perivascular niches in the invasive fronts where endothelial-cell initiated events contribute to their survival and function. Clinically, CSC enrichment has been shown to be enhanced in recurrent disease, treatment failure and metastasis. CSC represent a novel target of study given their slow growth and innate mechanisms conferring treatment resistance. Further understanding of their unique phenotype may reveal potential molecular targets to improve therapeutic and survival outcomes in patients with HNSCC. Here, we discuss the state-of-the-knowledge on the pathobiology of cancer stem cells, with a focus on the impact of these cells on head and neck tumor progression, metastasis and recurrence due to treatment failure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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