Cancer stem cells (CSCs) are a subset of tumor cells, which are characterized by resistance against chemotherapy and environmental stress, and are known to cause tumor relapse after therapy. A number of molecular mechanisms underlie the chemoresistance of CSCs, including high expression levels of drug efflux transporters. We investigated the role of the antioxidant transcription factor NF-E2-related factor 2 (NRF2) in chemoresistance development, using a CSC-enriched colonosphere system. HCT116 colonospheres were more resistant to doxorubicin-induced cell death and expressed higher levels of drug efflux transporters such as P-glycoprotein (Pgp) and breast cancer resistance protein (BCRP) compared to HCT116 monolayers. Notably, levels of NRF2 and expression of its target genes were substantially elevated in colonospheres, and these increases were linked to doxorubicin resistance. When NRF2 expression was silenced in colonospheres, Pgp and BCRP expression was downregulated, and doxorubicin resistance was diminished. Collectively, these results indicate that NRF2 activation contributes to chemoresistance acquisition in CSC-enriched colonospheres through the upregulation of drug efflux transporters.
Hong Moon Sohn;Bora Kim;Mineon Park;Young Jong Ko;Yeon Hee Moon;Jae Myung Sun;Byung-Cheol Jeong;Young Wook Kim;Wonbong Lim
Oncology Letters
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제18권2호
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pp.1189-1198
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2019
Prostate cancer (PC) metastasizes to the bone, and a small number of cancer cells, described as cancer stem cells (CSCs), have the ability to differentiate into tumor cells. CSCs are responsible for tumor recurrence and metastases. In the present study, we examined whether ectopic overexpression of CD133, a key molecule maintaining the stability of CSCs in the human PC cell line, LnCaP, caused bone metastasis in a mouse model. Ectopic overexpression of CD133 was induced in LnCaP cells, and CSC-related protein expression was measured. Furthermore, a colony-forming assay was performed to compare results against the blank green fluorescent protein-expressing cells. Furthermore, epithelial to mesenchymal transition-related protein expression, cell migration and wound healing were investigated. To assess the role of CD133 in bone metastasis, CD133-overexpressing LnCaP cells were inoculated into mice via intracardiac injection, and bone metastasis was assessed via histological and immunohistochemical study. In addition, cytokine arrays were used to determine the cytokines involved in bone metastasis. Ectopic overexpression of CD133 in LnCaP cells increased CSC properties such as Oct-4 and Nanog expression and colony-forming ability. Furthermore, epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) properties, including decreased E-cadherin and increased vimentin expression, wound gap distance, and cell migration increased. CD133 overexpression led to formation of bone metastatic tumors in mice, consistent with results of hematoxylin and eosin staining. In addition, an increase in expression of the macrophage-migration inhibitory factor was observed at the tumor margin in mice inoculated with CD133+ LNCaP cells. These findings suggest a regulatory role of CD133 in stem cell and EMT properties, and the sustained acquisition of osteolytic features in PC. Therefore, our results may facilitate development of a novel classification system and therapeutic strategies for bone metastasis of PC.
Cancer stem cells (CSCs) are often characterized by the elevated expression of drug-resistance related stem-cell surface markers, such as CD133 and ABCG2. Recently, we reported that CSCs have a high level of expression of the IL-6 receptor (IL-6R). The purpose of this study was to investigate the effect of anticancer drugs on the expression of the drug resistance-related cancer stem cell markers, ABCG2, IL-6R, and CD133 in non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines. A549, H460, and H23 NSCLC cell lines were treated with the anticancer drugs 5-fluorouracil (5-FU; $25{\mu}g/ml$) and methotrexate (MTX; $50{\mu}g/ml$), and the expression of putative CSC markers was analyzed by fluorescent activated cell sorter (FACS) and the gene expression level of abcg2, il-6r and cd133 by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). We found that the fraction of ABCG2-positive(+) cells was significantly increased by treatment with both 5-FU and MTX in NSCLC cells, and the elevation of abcg2, il-6r and cd133 expressions in response to these drugs was also confirmed using RT-PCR. Also, the number of IL-6R(+) cells was increased by MTX in the 3 cell lines mentioned and increased by 5-FU in the H460 cell line. The number of CD133(+) cells was also significantly increased by both 5-FU and MTX treatment in all of the cell lines tested. These results indicate that 5-FU and MTX considerably enhance the expression of drug-resistance related CSC markers in NSCLC cell lines. Thus, we suggest that antimetabolite cancer drugs, such as 5-FU and MTX, can lead to the propagation of CSCs through altering the expression of CSC markers.
Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is one of the world top ten most common cancers with its highest occurrence in the Indian subcontinent and different aggressive and etiological behavioural patterns. The scenario is only getting worst with the 5 year survival rates dropping to 50%, persistent treatment failures and frequent cases of relapse/recurrence. One of the major reasons for these failures is the presence of cancer stem cells (CSCs), a small population of cancer cells that are highly tumourigenic, capable of self-renewal and have the ability to differentiate into cells that constitute the bulk of tumours. Notably, recent evidence suggests that cancer stem cells are especially resistant to conventional therapy and are the "drivers" of local recurrence and metastatic spread. Specific markers for this population have been investigated in HNSCC in the hope of developing a deeper understanding of their role in oral cancer pathogenesis, elucidating novel biomarkers for early diagnosis and newer therapeutic strategies. This review covers the fundamental relevance of almost all the CSC biomarkers established to date with a special emphasis on their impact in the process of oral tumourigenesis and their potential role in improving the diagnosis, prognosis and treatment of OSCC patients.
Colon cancer is one of the most lethal and common malignancies worldwide. STK899704, a novel synthetic agent, has been reported to exhibit anticancer effects towards numerous cancer cells. However, the effect of STK899704 on the biological properties of colon cancer, including cancer cell migration and cancer stem cells (CSCs), remains unknown. Here, we examined the inhibitory effect of STK899704 on cell migration and CSC stemness. In the wound healing assay, STK899704 significantly inhibited the motility of colon cancer cells. Furthermore, STK899704 downregulated the mRNA expression levels of the cell migration mediator focal adhesion kinase (FAK). STK899704 also suppressed mitogen-activated protein kinase kinase and extracellular signal-regulated kinase, which are downstream signaling molecules of FAK. Additionally, STK899704 inhibited stemness gene expression and sphere formation in colon cancer stem cells. These results suggest that STK899704 can be used to treat human colon cancer.
Rebamipoide는 위궤양과 위염치료에 쓰이는 위보호제로 임상에서 사용되고 있지만 위암에서의 역할에 대해서는 알려지바가 거의 없다. 헬리코박토 파일로리(Helicobacter pylori)의 주요독성인자인 CagA는 위암의 발생과 관련이 있다. CagA는 위암세포에서 NFκB의 활성을 증가시켜 PLD1 단백질의 발현을 증가시킴으로써 위암세포의 증식과 침윤을 유도한다. Rebamipide는 NFκB의 활성을 억제함으로써 H. pylori의 CagA에 의해 유도되는 PLD1의 발현을 저해하는것으로 규명되었다. 게다가, rebamipide는 H. pylori의 CagA에 의해 유도되는 β-catenin과 그 표적 유전자로서 인 암줄기세포 마커 단백질의 발현을 증가시킴으로써 위암줄기세포의 자가재생능력을 감소시킨다. 또한 rebamipide는 항암제 내성을 극복하는 화학감수성을 증가시켜서 위암생성을 감소시키는 것으로 나타났다. 그래서 rebamipide는 위암치료제로서의 잠재적 효능을 가지고 있는 약물로서의 가능성이 제시되고 있다.
Canine mammary tumors are among the most frequently observed cutaneous tumors in female dogs. Cancer stem cells (CSCs), referred to as tumor-initiating cells, are thought to have properties similar to normal stem cells such as the ability to self-renewal and to differentiate into various cell types. Biological understanding of CSCs and the critical pathways involved in their maintenance are important in research and therapy for mammary tumors. We conducted the present study on sphere formation from REM134 cells by using methylcellulose to produce tumorspheres on a large scale and compared the specific markers of the spheres-formed and plating-cultured REM134 cells. The results revealed that the tumorspheres cultured in methylcellulose had higher seeding density and improved morphology compared to those produced in normal sphere formation medium. Expression levels of stemness markers and CSC-related markers were higher in tumorsphere-forming cells than in plating-cultured cells. Subsequently, we transplanted the tumorsphere-forming and plating-cultured cells into female nude mice to examine their tumorigenic potential. Tumor volume increased rapidly in mice transplanted with tumorsphere-derived cells compared to plating-cultured cells. We observed a novel sphere-forming condition for REM134 cells and showed that REM134 cell tumorspheres can exhibit improved CSC properties.
D-Pinitol, an anti-diabetic substance, is a naturally occurring compound found in legumes. In this study, we investigated the inhibitory effect of D-pinitol on growth and recurrence of breast cancer. When D-pinitol was treated on MDA-MB-231 or MCF-7 breast cancer cells, it was observed that the viability of the two cancer cell lines was reduced in MTT assay. In order to examine the effect on the growth of breast tumor, mouse xenograft assay was carried out. On day 0, nine millions cells of MDA-MB-231 were injected subcutaneously into nude mouse and D-pinitol was administered orally at the dose of 500 mg/kg or 1000 mg/kg body weight for consecutive 45 days. Tumor size was reduced in dose-dependent manner upto 95.4% in 1000 mpk-treated group, compared with the non-treated control group. When D-pinitol was co-administrated with $4{\mu}g$ of doxorubicin, recurrence of breast tumor was delayed by two weeks, compared with the mouse group of doxorubicin monotherapy. Consistent with this data, it was observed that the population of cancer stem cells (CSCs), responsible for recurrence of cancer, within tumor mass was significantly reduced. Taken together, D-pinitol inhibits the growth of breast cancer and relapse of the tumor by suppressing the proliferation of CSCs.
암줄기세포는 전이와 재발의 주요한 요인이 되는 자가재생능력, 분화할 수 있는 능력, 치료에 대한 저항성 및 암 형성 능력의 특성을 가진다. WNT/${\beta}$-catenin, Hedgehog, Notch, BMI1, BMP 및 TGF-${\beta}$와 같은 암줄기세포의 특성을 획득 및 유지할 수 있는 신호기전의 연구 결과가 존재하지만, 현재까지 선택적으로 암줄기세포를 표적할 수 있는 치료 전략은 미미하다. 최근, 면역관문억제제인 CTLA-4, PD-1/PD-L1 단일클론항체는 흑색종, 폐암, 췌장암 및 혈액암에 괄목할만한 임상 시험 결과를 나타냈으며, 긴 항암지속효과와 적은 부작용은 기존 항암제보다 개선 된 모습을 보였다. 또한 두경부편평상피암, 흑색종, 유방암 줄기세포를 선택적으로 제거 하였다. 위의 결과를 종합하면, 면역관문억제제는 이전 항암제에 비해 효과적인 항암전략이며, 동시에 암줄기세포를 선택적으로 제거할 수 있는 가능성을 시사한다. 따라서 본 리뷰에서는 암줄기세포와 면역관문억제제의 이해를 통해, 면역관문억제제의 암줄기세포 표적 가능성에 대해 고찰하고자 한다.
Background: Gastric cancer is the second leading cause of cancer-related death in Asia, and the majority type is gastric adenocarcinoma (GAC). Most GAC patients die of recurrence and metastasis. Cancer stem cells (CSCs) have been thought to be responsible for the initiation, development, metastasis, and ultimately recurrence of cancer. In this study, we aimed to investigate expression and clinical significance of CSCs markers, CD133 and Lgr5, and vasculogenic mimicry (VM) in primary GAC. Materials and Methods: Specimens from 261 Chinese patients with follow-up were analyzed for CD133, Lgr5 protein expression and VM by immunohistochemical and histochemical staining. The Pearson Chi's square test was used to assess the associations among the positive staining of these markers and clinicopathological characteristics. Postoperative overall survival time was were studied by univariate and multivariate analyses. Results: In GAC tissues, positive rates of 49.0%, 38.7%, and 26.8% were obtained for CD133, Lgr5, and VM, respectively. The mean score of microvessel density (MVD) was $21.7{\pm}11.1$ in GAC tissues. There was a significantly difference between the positive and negative groups. There was a positive relationship between the VM, the expression of CD133 and Lgr5, and the score of MVD and the grades of tumor, lymph node metastasis, TNM stages (all p<0.05). The overall mean survival time of the patients with CD133, Lgr5, VM, and MVD (${\geq}22$) positive expression was lower than that of patients with negative expression. The score of MVD, positive expression of CD133 and VM were independent prognostic factors of GAC (p<0.05). Conclusions: VM, and expression of CD133, Lgr5, and the score of MVD are related to grades of tumor, lymph node metastasis, TNM stages, and overall mean survival time. It is suggested that CSCs and VM could play an important role in the evolution of GAC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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