This study investigated the role of cancer/testis antigen DDX53 in regulating cancer stem cell-like properties. DDX53 shows co-expression with CD133, a marker for cancer stem cells. DDX53 directly regulates the SOX-2 expression in anti-cancer drug-resistant $Malme3M^R$ cells. DDX53 and miR-200b were found to be involved in the regulation of tumor spheroid forming potential of Malme3M and $Malme3M^R$ cells. Furthermore, the self-renewal activity and the tumorigenic potential of $Malme3M^R$-CD133 (+) cells were also regulated by DDX53. A miR-200b inhibitor induced the direct regulation of SOX-2 by DDX53 We therefore, conclude that DDX53 may serve as an immunotherapeutic target for regulating cancer stem-like properties of melanomas.
Gliomas, much like other cancers, are composed of a heterogeneous mix of neoplastic and non-neoplastic cells that include both native and recruited cells. There is extensive diversity among the tumor cells, with differing capacity for In vitro and in vivo growth, a property intimately linked to the cell's differentiation status. Those cells that are undifferentiated, self-renewing, with the capacity for developing tumors (tumorigenic) cells are designated by some as cancer stem cells, because of the stem-like properties. These cells may be a critical therapeutic target. However the exact identity and cell(s) of origin of the socalled glioma cancer stem cell remain elusive. Here we review the current understanding of glioma cancer stem cell biology.
Background: The ginsenoside Rg3, one of active components of red ginseng, has chemopreventive and anticancer potential. Cancer stem cells retain self-renewal properties which account for cancer recurrence and resistance to anticancer therapy. In our present study, we investigated whether the standardized Korean Red Ginseng extract (RGE) and Rg3 could modulate the manifestation of breast cancer stem cell-like features through regulation of self-renewal activity. Methods: The effects of RGE and Rg3 on the proportion of $CD44^{high}/CD24^{low}$ cells, as representative characteristics of stem-like breast cancer cells, were determined by flow cytometry. The mammosphere formation assay was performed to assess self-renewal capacities of breast cancer cells. Aldehyde dehydrogenase activity of MCF-7 mammospheres was measured by the ALDEFLUOR assay. The expression levels of Sox-2, Bmi-1, and P-Akt and the nuclear localization of hypoxia inducible $factor-1{\alpha}$ in MCF-7 mammospheres were verified by immunoblot analysis. Results: Both RGE and Rg3 decreased the viability of breast cancer cells and significantly reduced the populations of $CD44^{high}/CD24^{low}$ in MDA-MB-231 cells. RGE and Rg3 treatment attenuated the expression of Sox-2 and Bmi-1 by inhibiting the nuclear localization of hypoxia inducible $factor-1{\alpha}$ in MCF-7 mammospheres. Suppression of the manifestation of breast cancer stem cell-like properties by Rg3 was mediated through the blockade of Akt-mediated self-renewal signaling. Conclusion: This study suggests that Rg3 has a therapeutic potential targeting breast cancer stem cells.
Although cancer/testis antigen DDX53 confers anti-cancer drug-resistance, the effect of DDX53 on cancer stem cell-like properties and autophagy remains unknown. MDA-MB-231 ($CD133^+$) cells showed higher expression of DDX53, SOX-2, NANOG and MDR1 than MDA-MB-231 ($CD133^-$). DDX53 increased in vitro self-renewal activity of MCF-7 while decreasing expression of DDX53 by siRNA lowered in vitro self-renewal activity of MDA-MB-231. DDX53 showed an interaction with EGFR and binding to the promoter sequences of EGFR. DDX53 induced resistance to anti-cancer drugs in MCF-7 cells while decreased expression of DDX53 by siRNA increased the sensitivity of MDA-MB-231 to anti-cancer drugs. Negative regulators of DDX53, such as miR-200b and miR-217, increased the sensitivity of MDA-MB-231 to anti-cancer drugs. MDA-MB-231 showed higher expression of autophagy marker proteins such as ATG-5, $pBeclin1^{Ser15}$ and LC-3I/II compared with MCF-7. DDX53 regulated the expression of marker proteins of autophagy in MCF-7 and MDA-MB-231 cells. miR-200b and miR-217 negatively regulated the expression of autophagy marker proteins. Chromatin immunoprecipitation assays showed the direct regulation of ATG-5. The decreased expression of ATG-5 by siRNA increased the sensitivity to anti-cancer drugs in MDA-MB-231 cells. In conclusion, DDX53 promotes stem cell-like properties, autophagy, and confers resistance to anti-cancer drugs in breast cancer cells.
Hong Kyu Lee;Yun-Jung Na;Su-Min Seong;Dohee Ahn;Kyung-Chul Choi
Biomolecules & Therapeutics
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v.32
no.3
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pp.368-378
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2024
Cordycepin, a valuable bioactive component isolated from Cordyceps militaris, has been reported to possess anti-cancer potential and the property to enhance the effects of chemotherapeutic agents in various types of cancers. However, the ability of cordycepin to chemosensitize cholangiocarcinoma (CCA) cells to gemcitabine has not yet been evaluated. The current study was performed to evaluate the above, and the mechanisms associated with it. The study analyzed the effects of cordycepin in combination with gemcitabine on the cancer stem-like properties of the CCA SNU478 cell line, including its anti-apoptotic, migratory, and antioxidant effects. In addition, the combination of cordycepin and gemcitabine was evaluated in the CCA xenograft model. The cordycepin treatment significantly decreased SNU478 cell viability and, in combination with gemcitabine, additively reduced cell viability. The cordycepin and gemcitabine co-treatment significantly increased the Annexin V+ population and downregulated B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) expression, suggesting that the decreased cell viability in the cordycepin+gemcitabine group may result from an increase in apoptotic death. In addition, the cordycepin and gemcitabine co-treatment significantly reduced the migratory ability of SNU478 cells in the wound healing and trans-well migration assays. It was observed that the cordycepin and gemcitabine cotreatment reduced the CD44highCD133high population in SNU478 cells and the expression level of sex determining region Y-box 2 (Sox-2), indicating the downregulation of the cancer stem-like population. Cordycepin also enhanced oxidative damage mediated by gemcitabine in MitoSOX staining associated with the upregulated Kelch like ECH Associated Protein 1 (Keap1)/nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) expression ratio. In the SNU478 xenograft model, co-administration of cordycepin and gemcitabine additively delayed tumor growth. These results indicate that cordycepin potentiates the chemotherapeutic property of gemcitabine against CCA, which results from the downregulation of its cancer-stem-like properties. Hence, the combination therapy of cordycepin and gemcitabine may be a promising therapeutic strategy in the treatment of CCA.
Objective: Although various human cancer stem cells (CSCs) have been defined, their applications are restricted to immunocompromised models. Developing a novel CSC model which could be used in immunocompetent or transgenic mice is essential for further understanding of the biomolecular characteristics of tumor stem cells. Therefore, in this study, we analyzed murine lung cancer cells for the presence of CSCs. Methods: Side population (SP) cells were isolated by fluorescence activated cell sorting, followed by serum-free medium (SFM) culture, using Lewis lung carcinoma cell (LLC) line. The self-renewal, differentiated progeny, chemosensitivity, and tumorigenic properties in SP and non-SP cells were investigated through in vitro culture and in vivo serial transplantation. Differential expression profiles of stem cell markers were examined by RT-PCR. Results: The SP cell fraction comprised 1.1% of the total LLC population. SP cells were available to grow in SFM, and had significantly enhanced capacity for cell proliferation and colony formation. They were also more resistant to cisplatin in comparison to non-SP cells, and displayed increased tumorigenic ability. Moreover, SP cells showed higher mRNA expression of Oct-4, ABCG2, and CD44. Conclusion: We identified SP cells from a murine lung carcinoma, which possess well-known characteristics of CSCs. Our study established a useful model that should allow investigation of the biological features and pharmacosensitivity of lung CSCs, both in vitro and in syngeneic immunocompetent or transgenic/knockout mice.
Jae Hyeong Lee;Sang-Ah Park;Il-Geun Park;Bo Kyung Yoon;Jung-Shin Lee;Ji Min Lee
Molecules and Cells
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v.46
no.8
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pp.476-485
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2023
Gastric cancer stem-like cells (GCSCs) possess stem cell properties, such as self-renewal and tumorigenicity, which are known to induce high chemoresistance and metastasis. These characteristics of GCSCs are further enhanced by autophagy, worsening the prognosis of patients. Currently, the mechanisms involved in the induction of stemness in GCSCs during autophagy remain unclear. In this study, we compared the cellular responses of GCSCs with those of gastric cancer intestinal cells (GCICs) whose stemness is not induced by autophagy. In response to glucose starvation, the levels of β-catenin and stemness-related genes were upregulated in GCSCs, while the levels of β-catenin declined in GCICs. The pattern of deubiquitinase ubiquitin C-terminal hydrolase-L3 (UCH-L3) expression in GCSCs and GCICs was similar to that of β-catenin expression depending on glucose deprivation. We also observed that inhibition of UCH-L3 activity reduced β-catenin protein levels. The interaction between UCH-L3 and β-catenin proteins was confirmed, and it reduced the ubiquitination of β-catenin. Our results suggest that UCH-L3 induces the stabilization of β-catenin, which is required to promote stemness during autophagy activation. Also, UCH-L3 expression was regulated by c-Fos, and the levels of c-Fos increased in response to autophagy activation. In summary, our findings suggest that the inhibition of UCH-L3 during nutrient deprivation could suppress stress resistance of GCSCs and increase the survival rates of gastric cancer patients.
Kim, Dae Kyoung;Ham, Min Hee;Lee, Seo Yul;Shin, Min Joo;Kim, Ye Eun;Song, Parkyong;Suh, Dong-Soo;Kim, Jae Ho
BMB Reports
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v.53
no.12
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pp.622-627
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2020
Cancer stem cells (CSCs) or tumor-initiating cells are thought to play critical roles in tumorigenesis, metastasis, drug resistance, and tumor recurrence. For the diagnosis and targeted therapy of CSCs, the molecular identity of biomarkers or therapeutic targets for CSCs needs to be clarified. In this study, we identified CD166 as a novel marker expressed in the sphere-forming CSC population of A2780 epithelial ovarian cancer cells and primary ovarian cancer cells. The CD166+ cells isolated from A2780 cells and primary ovarian cancer cells highly expressed CSC markers, including ALDH1a1, OCT4, and SOX2, and ABC transporters, which are implicated in the drug resistance of CSCs. The CD166+ cells exhibited enhanced CSC-like properties, such as increased sphere-forming ability, cell migration and adhesion abilities, resistance to conventional anticancer drugs, and high tumorigenic potential in a xenograft mouse model. Knockdown of CD166 expression in the sphere-forming ovarian CSCs abrogated their CSC-like properties. Moreover, silencing of CD166 expression in the sphere-forming CSCs suppressed the phosphorylation of focal adhesion kinase, paxillin, and SRC. These results suggest that CD166 plays a key role in the regulation of CSC-like properties and focal adhesion kinase signaling in ovarian cancer.
Most of the cancers are still incurable human diseases. According to recent findings, especially targeting cancer stem cells (CSCs) is the most promising therapeutic strategy. CSCs take charge of a cancer hierarchy, harboring stem cell-like properties involving self-renewal and aberrant differentiation potential. Most of all, the presence of CSCs is closely associated with tumorigenesis and therapeutic resistance. Despite the numerous efforts to target CSCs, current anti-cancer therapies are still impeded by CSC-derived cancer malignancies; increased metastases, tumor recurrence, and even acquired resistance against the anti-CSC therapies developed in experimental models. One of the most forceful underlying reasons is a "cancer heterogeneity" due to "CSC plasticity". A comprehensive understanding of CSC-derived heterogeneity will provide novel insights into the establishment of efficient targeting strategies to eliminate CSCs. Here, we introduce findings on mechanisms of CSC reprogramming and CSC plasticity, which give rise to phenotypically varied CSCs. Also, we suggest concepts to improve CSC-targeted therapy in order to overcome therapeutic resistance caused by CSC plasticity and heterogeneity.
Cancer stem cells (CSCs) are a small population of tumor cells characterized by self-renewal and differentiation capacity. CSCs are currently postulated as the driving force that induces intra-tumor heterogeneity leading to tumor initiation, metastasis, and eventually tumor relapse. Notably, CSCs are inherently resistant to environmental stress, chemotherapy, and radiotherapy due to high levels of antioxidant systems and drug efflux transporters. In this context, a therapeutic strategy targeting the CSC-specific pathway holds a promising cure for cancer. NRF2 (nuclear factor erythroid 2-like 2; NFE2L2) is a master transcription factor that regulates an array of genes involved in the detoxification of reactive oxygen species/electrophiles. Accumulating evidence suggests that persistent NRF2 activation, observed in multiple types of cancer, supports tumor growth, aggressive malignancy, and therapy resistance. Herein, we describe the core properties of CSCs, focusing on treatment resistance, and review the evidence that demonstrates the roles of NRF2 signaling in conferring unique properties of CSCs and the associated signaling pathways.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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