scholarly journals Vitamin D-Induced Molecular Mechanisms to Potentiate Cancer Therapy and to Reverse Drug-Resistance in Cancer Cells

Nutrients ◽  
2020 ◽  
Vol 12 (6) ◽  
pp. 1798 ◽  
Author(s):  
Mariarosaria Negri ◽  
Annalisa Gentile ◽  
Cristina de Angelis ◽  
Tatiana Montò ◽  
Roberta Patalano ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Vitamin D ◽  
Drug Resistance ◽  
Cancer Therapy ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Crucial Role ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
Vitamin D Supplementation

Increasing interest in studying the role of vitamin D in cancer has been provided by the scientific literature during the last years, although mixed results have been reported. Vitamin D deficiency has been largely associated with various types of solid and non-solid human cancers, and the almost ubiquitous expression of vitamin D receptor (VDR) has always led to suppose a crucial role of vitamin D in cancer. However, the association between vitamin D levels and the risk of solid cancers, such as colorectal, prostate and breast cancer, shows several conflicting results that raise questions about the use of vitamin D supplements in cancer patients. Moreover, studies on vitamin D supplementation do not always show improvements in tumor progression and mortality risk, particularly for prostate and breast cancer. Conversely, several molecular studies are in agreement about the role of vitamin D in inhibiting tumor cell proliferation, growth and invasiveness, cell cycle arrest and inflammatory signaling, through which vitamin D may also regulate cancer microenvironment through the activation of different molecular pathways. More recently, a role in the regulation of cancer stem cells proliferation and short non-coding microRNA (miRNAs) expression has emerged, conferring to vitamin D a more crucial role in cancer development and progression. Interestingly, it has been shown that vitamin D is able not only to potentiate the effects of traditional cancer therapy but can even contribute to overcome the molecular mechanisms of drug resistance—often triggering tumor-spreading. At this regard, vitamin D can act at various levels through the regulation of growth of cancer stem cells and the epithelial–mesenchymal transition (EMT), as well as through the modulation of miRNA gene expression. The current review reconsiders epidemiological and molecular literature concerning the role of vitamin D in cancer risk and tumor development and progression, as well as the action of vitamin D supplementation in potentiating the effects of drug therapy and overcoming the mechanisms of resistance often triggered during cancer therapies, by critically addressing strengths and weaknesses of available data from 2010 to 2020.

scholarly journals Crucial role of HMGA1 in the self-renewal and drug resistance of ovarian cancer stem cells

2016 ◽  
Vol 48 (8) ◽  
pp. e255-e255 ◽  
Author(s):  
Dae Kyoung Kim ◽  
Eun Jin Seo ◽  
Eun J Choi ◽  
Su In Lee ◽  
Yang Woo Kwon ◽  
...  
Keyword(s):  
Ovarian Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Drug Resistance ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Crucial Role ◽  
The Self ◽  
Ovarian Cancer Stem Cells ◽  
Self Renewal

scholarly journals The role of steroid hormones in breast cancer stem cells

2015 ◽  
Vol 22 (6) ◽  
pp. T177-T186 ◽  
Author(s):  
Bruno M Simões ◽  
Denis G Alferez ◽  
Sacha J Howell ◽  
Robert B Clarke
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Steroid Hormones ◽  
Normal Mammary Gland ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Tumor Initiating Cells ◽  
Unit Of Selection ◽  
Selection For

Breast cancer stem cells (BCSCs) are potent tumor-initiating cells in breast cancer, the most common cancer among women. BCSCs have been suggested to play a key role in tumor initiation which can lead to disease progression and formation of metastases. Moreover, BCSCs are thought to be the unit of selection for therapy-resistant clones since they survive conventional treatments, such as chemotherapy, irradiation, and hormonal therapy. The importance of the role of hormones for both normal mammary gland and breast cancer development is well established, but it was not until recently that the effects of hormones on BCSCs have been investigated. This review will discuss recent studies highlighting how ovarian steroid hormones estrogen and progesterone, as well as therapies against them, can regulate BCSC activity.

scholarly journals Abstract 3083: Role of S100A10 in the metastatic colonization of breast cancer stem cells

2021 ◽  
Author(s):  
Yohei Shimono ◽  
Hisano Yanagi ◽  
Takashi Watanabe ◽  
Tatsunori Nishimura ◽  
Takanori Hayashi ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Metastatic Colonization

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 Dysregulation of Transcription Factor EB Contributes to Cell Proliferation, Metastasis and Stemness in Breast Cancer

2021 ◽  
Author(s):  
Ningwei Fu ◽  
Ning Fan ◽  
Wenchao Luo ◽  
Lijia Lv ◽  
Jing Li ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Cancer Cells ◽  
Breast Cancer Cells ◽  
Migration And Invasion ◽  
Breast Cancer Stem Cells ◽  
Cancer Proliferation ◽  
Mammosphere Formation

Abstract Purpose: TFEB is a key regulator of autophagy-lysosomal biogenesis pathways, while its dysregulation is highly prevalent in various human cancers, but the specific contribution to breast cancer remains poorly understood. The main purpose of this study is to explore the role of TFEB in breast cancer proliferation, metastasis and maintaining breast cancer stem cells (BCSCs) traits, thus uncovering its underlying mechanism.Methods: Bioinformatics, western blotting and immunohistochemical staining were applied to analyze the expression of TFEB in breast cancer. Stable down-regulation TFEB cells were established in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines. MTT, clone formation, wound healing, transwell and 3D tumor invasion assays were used to evaluate the proliferation, migration and invasion ability of breast cancer cells. Mammosphere formation, immunocytochemical (ICC) staining were used to detect the effect of down-regulating TFEB on breast cancer stem cells. Results: we demonstrated that higher expression of TFEB was found in breast cancer. TFEB depletion had inhibitory effects on cellular proliferation, migration and invasion of breast cancer cells. Moreover, knockdown TFEB decreased mammosphere formation ability of BCSCs and expression of cancer stem cell markers. Autophagy-lysosomal related proteins were decreased by down regulation of TFEB. Conclusion: we uncovered a critical role of TFEB in breast cancer proliferation and metastasis, and BCSCs self-renewal and stemness. The underlying mechanisms involve in maintaining BCSCs traits, and dysregulating lysosome functions.

scholarly journals Pivotal Role of AKT2 during Dynamic Phenotypic Change of Breast Cancer Stem Cells

Cancers ◽  
2019 ◽  
Vol 11 (8) ◽  
pp. 1058 ◽  
Author(s):  
Gener ◽  
Rafael ◽  
Seras-Franzoso ◽  
Perez ◽  
Pindado ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Epithelial To Mesenchymal Transition ◽  
Distant Metastases ◽  
Metastatic Potential ◽  
Phenotypic Change ◽  
Primary Tumors ◽  
Mesenchymal Transition

Therapeutic resistance seen in aggressive forms of breast cancer remains challenging for current treatments. More than half of the patients suffer from a disease relapse, most of them with distant metastases. Cancer maintenance, resistance to therapy, and metastatic disease seem to be sustained by the presence of cancer stem cells (CSC) within a tumor. The difficulty in targeting this subpopulation derives from their dynamic interconversion process, where CSC can differentiate to non-CSC, which in turn de-differentiate into cells with CSC properties. Using fluorescent CSC models driven by the expression of ALDH1A 1(aldehyde dehydrogenase 1A1), we confirmed this dynamic phenotypic change in MDA-MB-231 breast cancer cells and to identify Serine/Threonine Kinase 2 (AKT2) as an important player in the process. To confirm the central role of AKT2, we silenced AKT2 expression via small interfering RNA and using a chemical inhibitor (CCT128930), in both CSC and non-CSC from different cancer cell lines. Our results revealed that AKT2 inhibition effectively prevents non-CSC reversion through mesenchymal to epithelial transition, reducing invasion and colony formation ability of both, non-CSC and CSC. Further, AKT2 inhibition reduced CSC survival in low attachment conditions. Interestingly, in orthotopic tumor mouse models, high expression levels of AKT2 were detected in circulating tumor cells (CTC). These findings suggest AKT2 as a promising target for future anti-cancer therapies at three important levels: (i) Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) reversion and maintenance of CSC subpopulation in primary tumors, (ii) reduction of CTC and the likelihood of metastatic spread, and (iii) prevention of tumor recurrence through inhibition of CSC tumorigenic and metastatic potential.

scholarly journals Counteracting Chemoresistance with Metformin in Breast Cancers: Targeting Cancer Stem Cells

Cancers ◽  
2020 ◽  
Vol 12 (9) ◽  
pp. 2482
Author(s):  
Samson Mathews Samuel ◽  
Elizabeth Varghese ◽  
Lenka Koklesová ◽  
Alena Líšková ◽  
Peter Kubatka ◽  
...  
Keyword(s):  
Breast Cancer ◽  
Stem Cells ◽  
Cancer Stem Cells ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
Epithelial Mesenchymal Transition ◽  
Acquired Resistance ◽  
Breast Cancers ◽  
Intrinsic Resistance ◽  
Mesenchymal Transition ◽  
Cancer Breast

Despite the leaps and bounds in achieving success in the management and treatment of breast cancers through surgery, chemotherapy, and radiotherapy, breast cancer remains the most frequently occurring cancer in women and the most common cause of cancer-related deaths among women. Systemic therapeutic approaches, such as chemotherapy, although beneficial in treating and curing breast cancer subjects with localized breast tumors, tend to fail in metastatic cases of the disease due to (a) an acquired resistance to the chemotherapeutic drug and (b) the development of intrinsic resistance to therapy. The existence of cancer stem cells (CSCs) plays a crucial role in both acquired and intrinsic chemoresistance. CSCs are less abundant than terminally differentiated cancer cells and confer chemoresistance through a unique altered metabolism and capability to evade the immune response system. Furthermore, CSCs possess active DNA repair systems, transporters that support multidrug resistance (MDR), advanced detoxification processes, and the ability to self-renew and differentiate into tumor progenitor cells, thereby supporting cancer invasion, metastasis, and recurrence/relapse. Hence, current research is focusing on targeting CSCs to overcome resistance and improve the efficacy of the treatment and management of breast cancer. Studies revealed that metformin (1, 1-dimethylbiguanide), a widely used anti-hyperglycemic agent, sensitizes tumor response to various chemotherapeutic drugs. Metformin selectively targets CSCs and improves the hypoxic microenvironment, suppresses the tumor metastasis and inflammation, as well as regulates the metabolic programming, induces apoptosis, and reverses epithelial–mesenchymal transition and MDR. Here, we discuss cancer (breast cancer) and chemoresistance, the molecular mechanisms of chemoresistance in breast cancers, and metformin as a chemo-sensitizing/re-sensitizing agent, with a particular focus on breast CSCs as a critical contributing factor to acquired and intrinsic chemoresistance. The review outlines the prospects and directions for a better understanding and re-purposing of metformin as an anti-cancer/chemo-sensitizing drug in the treatment of breast cancer. It intends to provide a rationale for the use of metformin as a combinatory therapy in a clinical setting.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document