scholarly journals Development of a New Nanocarrier for Dietary Garcinol: Characterization and In Vitro Efficacy Evaluation Using Breast Cancer Stem Cells Grown in Hypoxia

2021 ◽  
Vol 2021 ◽  
pp. 1-10
Author(s):  
Amal Charindra Hulangamuwa ◽  
Meran Keshawa Ediriweera ◽  
Umapriyatharshini Rajagopalan ◽  
Desiree Nedra Karunaratne ◽  
Kamani Hemamala Tennekoon ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Caspase 3 ◽  
Notch Pathway ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Efficacy Evaluation ◽  
Antiproliferative Effects ◽  
Inducing Factors

Garcinol (GA), a polyisoprenylated benzophenone derivative, is one of the major phytochemicals found in a number of fruits of Garcinia. This study aimed to develop a new nanodelivery system comprising GA, hyaluronic acid (HA), and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) to actively target breast cancer stem cells (bCSCs) grown under hypoxic conditions. HA has been reported to show higher affinity for the cluster-determinant 44 receptor (CD44), while PLGA is an FDA-approved biodegradable polymer used in clinical applications. Nanoparticles (NPs) were prepared by emulsion solvent diffusion technique using DMAB as the emulsifier. Following preparation, particle size, surface charge, and polydispersity index of NPs were characterized. Antiproliferative effects of NPs were assessed by the WST-1 cell proliferation assay. Apoptotic effects of NPs were evaluated by the caspase-3/7 assay. Effects of prepared NPs on the expression of genes related to hypoxia-inducing factors (HIF-1α and HIF-2α) and notch ligands (DLL1 and Jagged1) were evaluated using real-time PCR. HA-coated garcinol-loaded NPs (HA-GA-NPs) showed greater antiproliferative effects in bCSCs grown under hypoxia. Moreover, HA-GA-NPs showed an improved cellular uptake via receptor-mediated endocytosis compared to non-HA-coated GA-NPs. Exposure to GA-HA-NPs resulted in a significant downregulation in hypoxia-inducing factors and notch pathway-related genes. Activation of caspase-3/7 confirmed the HA-GA-NPs can induce apoptosis in bCSCs. Overall findings of the study confirm that HA-GA-NPs can be considered as an effective nanodelivery system to target bCSCs grown under the hypoxic microenvironment.

scholarly journals In silico and in vitro studies on the anti-cancer activity of andrographolide targeting survivin in human breast cancer stem cells

PLoS ONE ◽  
2020 ◽  
Vol 15 (11) ◽  
pp. e0240020
Author(s):  
Septelia Inawati Wanandi ◽  
Agus Limanto ◽  
Elvira Yunita ◽  
Resda Akhra Syahrani ◽  
Melva Louisa ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Caspase 3 ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Human Breast ◽  
Caspase 9 ◽  
Anti Cancer ◽  
Apoptotic Activity

Breast cancer stem cells (BCSCs) express high levels of the anti-apoptotic protein, survivin. This study aimed to discover a natural active compound with anti-cancer properties that targeted survivin in human breast cancer stem cells. From the seven examined compounds, andrographolide was selected as a lead compound through in silico molecular docking with survivin, caspase-9, and caspase-3. We found that the affinity between andrographolide and survivin is higher than that with caspase-9 and caspase-3. Human CD24-/CD44+ BCSCs were treated with andrographolide in vitro for 24 hours. The cytotoxic effect of andrographolide on BCSCs was compared to that on human mesenchymal stem cells (MSCs). The expression of survivin, caspase-9, and caspase-3 mRNA was analyzed using qRT-PCR, while Thr34-phosphorylated survivin and total survivin levels were determined using ELISA and Immunoblotting assay. Annexin-V/PI flow cytometry assays were performed to evaluate the apoptotic activity of andrographolide. Our results demonstrate that the CC50 of andrographolide in BCSCs was 0.32mM, whereas there was no cytotoxic effect in MSCs. Moreover, andrographolide decreased survivin and Thr34-phosphorylated survivin, thus inhibiting survivin activation and increasing survivin mRNA in BCSCs. The apoptotic activity of andrographolide was revealed by the increase of caspase-3 mRNA and protein, as well as the increase in both the early and late phases of apoptosis. In conclusion, andrographolide can be considered an anti-cancer compound that targets BCSCs due to its molecular interactions with survivin, caspase-9, and caspase-3, which induce apoptosis. We suggest that the binding of andrographolide to survivin is a critical aspect of the effect of andrographolide.

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

2015 ◽  
pp. 323 ◽  
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

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

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.

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

Pharmaceutics ◽  
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.

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

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.

scholarly journals Correction: In silico and in vitro studies on the anti-cancer activity of andrographolide targeting survivin in human breast cancer stem cells

PLoS ONE ◽  
2021 ◽  
Vol 16 (2) ◽  
pp. e0247694
Author(s):  
Septelia Inawati Wanandi ◽  
Agus Limanto ◽  
Elvira Yunita ◽  
Resda Akhra Syahrani ◽  
Melva Louisa ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
In Silico ◽  
Human Breast Cancer ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Human Breast ◽  
Anti Cancer ◽  
Cancer Activity

Abstract 2173: Sulforaphane suppresses the growth of triple-negative breast cancer stem cells in vitro and in vivo

2016 ◽  
Author(s):  
Nadia P. Castro ◽  
Maria Cristina Rangel ◽  
Anand S. Merchant ◽  
Karen Saylor ◽  
David Salomon ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Triple Negative Breast Cancer ◽  
Triple Negative ◽  
Breast Cancer Stem Cells

scholarly journals Notch Signaling in Breast Cancer: A Role in Drug Resistance

Cells ◽  
2020 ◽  
Vol 9 (10) ◽  
pp. 2204
Author(s):  
McKenna BeLow ◽  
Clodia Osipo
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Notch Signaling ◽  
Cell Fate ◽  
Targeted Therapies ◽  
Notch Pathway ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Breast Cancers ◽  
Mesenchymal Transition

Breast cancer is a heterogeneous disease that can be subdivided into unique molecular subtypes based on protein expression of the Estrogen Receptor, Progesterone Receptor, and/or the Human Epidermal Growth Factor Receptor 2. Therapeutic approaches are designed to inhibit these overexpressed receptors either by endocrine therapy, targeted therapies, or combinations with cytotoxic chemotherapy. However, a significant percentage of breast cancers are inherently resistant or acquire resistance to therapies, and mechanisms that promote resistance remain poorly understood. Notch signaling is an evolutionarily conserved signaling pathway that regulates cell fate, including survival and self-renewal of stem cells, proliferation, or differentiation. Deregulation of Notch signaling promotes resistance to targeted or cytotoxic therapies by enriching of a small population of resistant cells, referred to as breast cancer stem cells, within the bulk tumor; enhancing stem-like features during the process of de-differentiation of tumor cells; or promoting epithelial to mesenchymal transition. Preclinical studies have shown that targeting the Notch pathway can prevent or reverse resistance through reduction or elimination of breast cancer stem cells. However, Notch inhibitors have yet to be clinically approved for the treatment of breast cancer, mainly due to dose-limiting gastrointestinal toxicity. In this review, we discuss potential mechanisms of Notch-mediated resistance in breast cancer cells and breast cancer stem cells, and various methods of targeting Notch through γ-secretase inhibitors, Notch signaling biologics, or transcriptional inhibitors. We also discuss future plans for identification of novel Notch-targeted therapies, in order to reduce toxicity and improve outcomes for women with resistant breast cancer.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document