(Dec. 14, 2007) — One of the biggest stories in cancer research over the past few years has been, unexpectedly, stem cells. Not embryonic stem cells, but tumor stem cells. These mutated cells, which live indefinitely and can seed new tumors, are now suspected of causing many, if not all, cancers. What is worse, these persistent cells are not killed by chemotherapy or other current treatments. Their survival might explain why tumors frequently recur or spread after treatment. Increasingly, researchers view the challenge of getting rid of these bad seeds as the key to treating cancer far more effectively. However, because they are extremely rare, even in large tumors, studying them has been difficult.

Une des grosses histoires dans le cancer de la recherche depuis quelques années ce sont les cellules souches. Pas les cellules souches embryonnaire mais les cellules souches cancéreuses. Ces cellules mutées qui vivent indéfiniment et peuvent initier de nouvelles tumeurs sont maintenant suspectées de causer quelques uns si n'est tous les cancers.
Ce qui est pire, ces cellules permanentes ne sont pas tuées par la chimiothérapie et se répandent après le traitement. Petit à petit les chercheurs ont vu dans les cellules souches canécreuses la clé pour traiter le cancer plus efficacement. Toutefois, parce qu'elles sont extrêmement rares, même dans les larges tumeurs, les étudier a été très difficille.

Now, researchers have devised a way to generate large numbers of human breast cancer stem cells in mice and have discovered a genetic switch that regulates critical properties of the cells. The regulator, which belongs to a class of molecules called microRNAs (microRNAs), pushes the stem cells to become more differentiated and less tumorigenic through its ability to switch off particular genes.

Maintenant, les chercheurs ont inventé un moyen de générer de grands nombres de cellules souches cancéreuses du sein chez les souris et ont découvert une switch génétique qui régule les propriétés critiques des cellules. Le régulateur qui appartient à une classe de molécules appelées microARNs pousse les cellules souches a devenir plus différenciées et moins cancéreuses à travers sa capacité d'inactiver certains gènes.


"People know that microRNAs are important regulators of cell differentiation, but nobody has shown that they regulate the critical properties of cancer stem cells, or any kind of stem cells," says Judy Lieberman, an investigator at the Immune Disease Institute and Harvard Medical School professor of pediatrics at Children's Hospital Boston. Lieberman and Erwei Song, a former postdoc in her lab now working as a breast cancer surgeon at Sun Yat-Sen University in Guangzhou, China, are the senior investigators on the work, which appears in the Dec. 14 issue of Cell.

"Les gens savent que les microARNs sont d'importants régulateurs de différentiation de cellules mais personne n'avait démontré qu'ils régulaient les propriétés critiques des cellules souches cancéreuses."

By showing that microRNAs can rein in tumor stem cells, the work suggests a novel way to target these cells to treat cancer with therapeutic RNAs, a promising new class of medicine under development for many diseases.

En démontrant que les microARNs peuvent régir les cellules cancéreuses, le travail suggère un nouveau moyen de cibler ces cellulles pour traiter le cancer avec des ARNs thérapeuthiques, une nouvelle classe de médicaments en développement prometteuse pour beaucoup de maladies.

In the study, Song and first author Fengyan Yu started working in China to isolate breast cancer stem cells from freshly removed tumors. Because cancer stem cells resist chemotherapy, the researchers predicted that breast tumors from women who had received such treatment before surgery might be enriched with stem-like cells, and their experiments confirmed this idea. In tumors from untreated women, less than 1 in 250 cells had the cell surface markers and growth characteristics of stem cells; in treated tumors, the number rose to 1 in 17.

Dans l'étude, les chercheurs ont travaillé en Chine pour isoler les cellules souches cancéreuses qui résiste à la chimio des tumeurs fraichement enlevées. Parce qu'elles résistent à la chimio, les chercheurs prédisent que les tumeurs retirées des femmes qui ont reçu des traitements de chimio auront plus de cellules souches cancéreuses que les autres et leurs expériences confirment cette idée.Dans les tumeurs des femmes qui n'ont pas été traitées, il y avait moins de 1 dans 250 cellules avec la surface et les caractéristiques de croissance de la cellule souche tandis que chez la femme traitée par chimio ce nombre s'élevait à 1 sur 17 cellules

The finding gave Song and Yu the idea of trying to generate larger quantities of tumor stem cells by growing human breast cancer cells in immunosuppressed mice dosed with a chemotherapeutic agent. After three months of such a regimen, nearly 75 percent of the cells in the retrieved tumors displayed the properties of stem cells: they had the expected cell surface markers, were highly tumorigenic and metastatic in mice, were relatively drug resistant, and could be induced to differentiate into multiple kinds of breast tissue cells.

cette découverte a donné à song et Yu l'idée d'essayer de générer une plus grande quantité de ces cellules souches en faisant se développer un cancer du sein humain chez des souris avec le système imminitaire suprimé et avec un agent chimiothérapeuthique. Après 3 mois d'un tel régime, près de 75% des cellules dans les tumeurs de ces souris présentaient les propriétés des cellules souches : elles avaient la surface attendue pour des cellules souches, étaient hautement cancérigène et métastasiques, elles étaient aussi résistante aux médicaments et pouvaient induire le cancer dans de multiple tissus,

With a ready supply of cancer stem cells, the researchers were able to measure levels of microRNAs, small gene regulators that are known to influence a gene's ability to create proteins important for cell growth and differentiation. They found that cancer stem cells contained low amounts of several microRNAs compared to more mature tumor cells or stem cells that had differentiated in culture.

Avec cette réserve de cellules souches, les chercheurs furent capables de mesurer les niveaux de microARNs, petits régulateurs de gènes qui sont connus pour influencer la capacité des gènes de créer des protéines importantes pour la croissance des cellules et leurs différewntiation. Ils ont trouvé que les cellulessouches cancéreuses contiennent de petits montants de plusieurs microARNs comparativement à des cellules plus matures ou à des cellules souches non-cancéreuses.

They zeroed in on a tumor-supressing microRNA called let-7. When the team activated let-7 in the stem cells, they lost their ability to self-renew and began to differentiate. The cells also became less able to form tumors in mice or to metastasize. Further studies showed that let-7 did this by switching off two cancer-related genes: the oncogene Ras, and HMG2A, which when switched off caused the cells to differentiate.

Ils ont ciblé un microARN suppresseur appelé let-7. Quand l'équipe a activé let-7 dans les cellules souches, elles ont perdu leur capacité de se renouveler elles-mêms et ont commencé à se différencier. Les cellules deviennent aussi moins capables de former des tumeurs chez les souris et de métastaser. Des études plus approfondies ont montré que let-7 a fait cela en désactivant 2 gènes relié;s au cancer L L'oncogène RAS et HMG2A qui ont causé la différentiation des cellules en tombant à "off".

If this finding applies to other tumor types, let-7 may offer a unique opportunity to attack tumor stem cells using therapeutic RNA. Delivery of the let-7 RNA to tumors could potentially deplete stem cells by pushing them down the path of differentiation. Using small RNAs to treat disease is a topic Lieberman is quite familiar with--in 2003, her lab was the first to show therapeutic RNAs could work in an animal model of liver disease, and their work has since focused on devising methods for targeting RNAs to all kinds of cells. Yu, now a visiting student in the Lieberman lab, is looking at ways to deliver the let-7 RNA mimics to stem cells.

Si cette découverte s'applique à d'autres sortes de tumeurs, let-7 pourrait bien offrir une opportunité unique d'attaquer les cellules souches cancéreuses en utilisant des ARNs thérapeuthiques. Livrer des ARN let-7 aux tumeurs pouraient bien pousser les cellules souches vers la différentiation. Utiliser les petits ARNs pour traiter la maladie est un sujet que Lieberman connait bien. en 2003, son laboratoire a été le premier à montrer que les ARNs thérapeuthiques pouvaietn marcher pour des maladies du foie chez les animaux et ses travaux ont depuis été focusser sur les méthodes de délivrer les ARNs à toutes les sorte de cellules.Yu est maintenant un étudiant en visite dans le laboratoire de Lieberman et essaie de trouver un moyen de livrer les ARNs.

"One of the fundamental problems of all the therapies that we have is that they are not doing anything to these cells," Lieberman says. "If those turn out to be the cells that go on and form metastases and are resistant to chemotherapy and are responsible for relapses, and if your therapy isn't dealing with those cells and is, in fact, selecting for them, that is very worrisome."

"Un des problemes fondamentales avec toutes les thérapies que nous avons c'est qu'elles ne font rien aux cellules souches cancéreuses" dit Lieberman "si elles sont les cellules qui continuent et forment les métastases et sont résistantes aux chimios et sont responsables des rechutes et si les thérapies ne leurs font rien en fait les sélectionner est très inquiétant."

(Dec. 20, 2007) — By manipulating highly specific gene-regulating molecules called microRNAs, scientists at Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) report that they have succeeded in singling out and repressing stem-like cells in mouse breast tissue -- cells that are widely thought to give rise to cancer.

En manipulant des gènes hautemement spécifiques qui régulent certaines molécules appelées microARNs, les scientifiques rapportent qu'ils ont réussi à isoler et à réprimer les cellules identiques aux cellules souches dans le tissu du cancer du sein chez la souris. Ces cellules sont soupçonnées d'être celles qui donnent le cancer.


"If certain forms of breast cancer do indeed have their origin in wayward stem cells, as we believe to be the case, then it is critical to find ways to selectively attack that tumor-initiating population," said Gregory Hannon, Ph.D., CSHL professor and Howard Hughes Medical Institute Investigator. Hannon also is head of a lab focusing on small-RNA research at CSHL and corresponding author of a paper reporting the new research, published in Genes and Development.

Si certaines formes du cancer ont bien leurs origines dans ces cellules comme nous croyons que c'est le cas, alors c'est très important de trouver des moyens de les attaquer sélectivement.

"We have shown that a microRNA called let-7, whose expression has previously been associated with tumor suppression, can be delivered to a sample of breast-tissue cells, where it can help us to distinguish stem-like tumor-initiating cells from other, more fully developed cells in the sample. Even more exciting, we found that by expressing let-7 in the sample, we were able to attack and essentially eliminate, very specifically, just that subpopulation of potentially dangerous progenitor cells."

"Nous avons montré qu'un micro ARN appelé let-7 dont l'expression a été auparavant associé avec la suppression de tumeur peut être délivré à un exemple de ces cellules dans un tissu du sein ou il peut nous aider à distinguer entre les cellules qui ressemblent aux cellules souches et les autres plus développées. Encore plus excitant, nous avons découvert qu'en exprimant let-7 dans ces exemples de tissus nous sommes capables d'attaquer et d'éliminer très spécifiquement ces populations de cellules dangereuses."

The study was done in collaboration with Senthil Muthuswamy Ph.D., an expert in breast cancer research who heads a CSHL lab focusing on understanding the changes in the biology of breast epithelial cells during the initiation and progression of cancer. Dr. Muthuswamy emphasized that a key ingredient that made this study successful is the use of a mouse breast-derived model cell system called COMMA-1D that not only includes differentiated cells but also stem-like progenitors, in varying stages of maturity, or differentiation.

Unexpected Impact of Conventional Chemotherapy

No therapies currently exist that target stem-like tumor-initiating cells, whose existence in diverse tissues including breast, lung, brain and colon, as well as in the blood, has been demonstrated in a line of research stretching back to 2001. In that year, John E. Dick of the University of Toronto identified cancer stem cells in the blood of leukemia patients.

The cancer stem cell hypothesis is controversial, in part, because of the challenge it represents for current cancer therapy, which regards all tumor cells as potentially capable of spreading the disease, and which seeks to reduce tumor mass and destroy the maximum possible number of tumor cells. In the cancer stem cell hypothesis, reduction of tumor volume alone will not suffice if the stem cells which originally gave rise to the cancer are not specifically targeted and destroyed.

The new Cold Spring Harbor Laboratory research not only suggests one possible way of accomplishing this therapeutic goal -- the Hannon lab is initiating a demonstration study in mice -- but it also demonstrated that one component of a chemotherapy cocktail currently used as first-line therapy against certain kinds of breast cancer has the potential to actually enrich the subpopulation of stem-like cells that serve as cancer progenitors.

"We found that administration of cyclophosphamide in our mouse cell sample had the effect of enriching for these cells," Hannon said, "which suggests that we need to look carefully at these therapies in model systems to see if the effects we see in cell culture are mirrored in real tumors -- and then, to gauge what effect that has on metastasis and relapse following therapy."

It has been known for some time that stem and progenitor cells possess unique defenses, as compared with mature, or differentiated cells, which, unlike their stem-like "mothers" do not have the capacity to renew themselves or to generate multiple cell-types. Stem cells, for instance, are thought to be able to "pump" toxins out of their cellular domain, much as do fully differentiated tumor cells that have developed resistance to chemotherapy.

Journal reference: "A Role for microRNAs in Maintenance of Mouse Mammary Epithelial Progenitor Cells" appears in Genes and Development on December 15, 2007. Authors: Ingrid Ibarra, Yaniv Erlich, Senthil K. Muthuswamy, Ravi Sachidanandam, and Gregory Hannon.

Cancer afflicts 1.5 million people a year in the United States alone, and lung cancer is the most common and deadly form of cancer worldwide. This study indicates a direct role for a miRNA in cancer progression and introduces a new paradigm of using miRNAs as effective therapeutic agents to treat human cancer.

L'étude indique que d'utiliser des miARNs peut être un agent thérapeuthique efficace pour traiter le cancer chez l'humain.

"We believe this is the first report of a miRNA being used to a beneficial effect on any cancer, let alone lung cancers, the deadliest of all cancers worldwide," said senior author Frank Slack, associate professor of molecular, cellular and developmental biology at Yale.

"Nous pensons que c'est le premier rapport qui indique que l'utilisation des miARNs peut être bénifique pour n'importe quel cancer et non seulement le cancer du "

Slack's research group initially discovered the let-7 miRNA in C. elegans, a tiny worm used as a model system for studying how organisms develop, grow and age. They went on to show that in humans, let-7 negatively regulates a well-known determinant of human lung cancers, the RAS oncogene.

Let-7 régule à la baisse l'oncogène Ras sur le cancer du poumon.

In collaboration with scientists at Asuragen, the Slack lab has studied the tumor suppressor activity of this small RNA. Their work revealed that let-7 is commonly present at substantially reduced levels in lung tumors -- and that reduced levels of let-7 likely contribute to the development of the tumors. These discoveries focused public attention and research efforts to understand the potential use of naturally occurring microRNAs like let-7 to combat cancer.

Leur travail révèle que le let-7 est présent mais à des niveaux réduits ce qui contribue à la croissance du cancer

This new work demonstrates that let-7 inhibits the growth of lung cancer cells in culture and in lung tumors in mice. They also showed that let-7 can be applied as an intranasal drug to reduce tumor formation in a RAS mouse model lung cancer.

Le travail montre que le let-7 inhibe la croissance des tumeurs en culture et dans les poumons de souris. Il a aussi montré qu'appliqué en médicament par la voie nasal, le médicament réduit les tumeurs dans un modèle de souris.

"We believe that our studies provide the first direct evidence in mammals, that let-7 functions as a tumor suppressor gene," said Slack. "Because multiple cell lines and mouse models of lung cancer were used, it appears that therapeutic application of let-7 may provide benefits to a broad group of lung cancer patients."

Let-7 bénificirait à beaucoup de cancers comme suppresseur de tumeurs.

"This has been a very productive industry-academic collaboration between Yale and Asuragen scientists" commented Matt Winkler CEO of Asuragen. "This work provides further evidence of the importance of miRNAs in the development of cancer and provides additional support for miRNA replacement therapy as an important component of effective cancer treatment regimens of the future."

Les miARNs seront une composante importante des thérapies futures.

Other authors on the paper were Aurora Esquela-Kerscher, Phong Trang and Joanne Weidhaas at Yale; Jason Wiggins, Lubna Patrawala, David Brown and Andreas Bader at Asuragen, Inc.; Angie Cheng and Lance Ford at Ambion, Inc. The work was funded by a grant from the State of Connecticut Department of Public Health and fellowships from the National Institutes of Health.

Citation: Cell Cycle (March 15, 2008).

(June 8, 2009) — A protein abundant in embryonic stem cells is now shown to be important in cancer, and offers a possible new target for drug development, report researchers from the Stem Cell Program at Children's Hospital Boston.

Une protéine abondante dans les cellules souches de l'embryon est pointée comme importante dans le cancer et devient la cible pour développer de nouveaux médicaments.

Last year, George Daley, MD, PhD, and graduate student Srinivas Viswanathan, in collaboration with Richard Gregory, PhD, also of the Stem Cell Program at Children's, showed that the protein LIN28 regulates an important group of tumor-suppressing microRNAs known as let-7. Increasing LIN28 production in a cell prevented let-7 from maturing, making the cell more immature and stem-like. Since these qualities also make a cell more cancerous, and because low levels of mature let-7 have been associated with breast and lung cancer, the discovery suggested that LIN28 might be oncogenic.

La protéine LIN28 régule un important groupe de microARN qui suppriment les tumeurs, le groupe des let-7. Une importante production de LIN28 dans une cellule arrête la capacité de Let-7 de maturer, rendant la cellule plus immature et semblable à une cellule souche. Parce que ces caractéristiques rendent la cellule plus cancéreuse et parce que les bas niveaux de let-7 ont été associé avec le cancer du et celui du la découverte suggère que LIN28 est oncogénique.

Now, publishing Advance Online in Nature Genetics on May 31, Daley, Viswanathan and colleagues show directly that LIN28 can transform cells to a cancerous state, and that it is abundant in a variety of advanced human cancers, particularly liver cancer, ovarian cancer, chronic myeloid leukemia, germ cell tumors and Wilm's tumor (a childhood kidney cancer). They believe that overall, LIN28 and a related protein, LIN28B, may be involved in some 15 percent of human cancers. By blocking or suppressing LIN28, it might be possible to revive the let-7 family's natural tumor-suppressing action.

"Linking this protein to advanced cancer is a very exciting new result," says Daley, Director of Stem Cell Transplantation at Children's, and also affiliated with Children's Division of Hematology/Oncology, the Dana-Farber Cancer Institute and the Harvard Stem Cell Institute. "It gives us a new target to attack, especially in the most resistant and hard-to-treat cases."

"Lier cette protéine au cancer est très excitant et nous donne une nouvelle cible à attaquer dans les cancers résistants et difficille à traiter."
LIN28, which is abundant in embryonic stem cells and prevents them from differentiating into specific cell types, was originally discovered to influence embryonic development in worms some 25 years ago. Development, stem cell generation and carcinogenesis are known to be closely related, but until last year's study connected LIN28 to let-7, it hadn't been clear how.

"LIN28 is a fascinating protein that acts both in stem cells and cancers, and is teaching us that cancer is often a disease of stem cells," says Daley.

Viswanathan, Daley and colleagues are busily searching for ways to inhibit LIN28, which could provide promising new drugs for advanced cancer.

The study was funded by the National Institutes of Health, the NIH Director's Pioneer Award, Burroughs Wellcome Fund, the Leukemia and Lymphoma Society and the Howard Hughes Medical Institute.

Les promesses des petits ARN

Annick HAREL-BELLAN, Laboratoire « Epigénétique et Cancer », Institut André Lwoff,


Les petits ARN non codants ont littéralement révolutionné la biologie cellulaire et moléculaire dans les dix dernières années. Ils démontrent l’importance de la recherche fondamentale réalisée sur des organismes qui n’intéressent pas directement la médecine.

A l’origine, un ver
La première preuve de l’existence d’un petit ARN non codant a été apportée en 1997 par les expériences de l’équipe de Victor Ambros (alors à Harvard) sur les gènes impliqués dans le contrôle au cours du temps du développement du ver nématode Caenorhabditis elegans. Ces chercheurs ont mis en évidence que l’expression d’un de ces gènes, lin-28, était inhibée par un ARN de 700 nucléotides codé par un autre gène, lin-4. En recherchant dans ces 700 nucléotides les régions impliquées, Ambros et ses collaborateurs ont trouvé une petite région de 21 nucléotides partiellement complémentaire de l’ARN correspondant à la protéine Lin-28.

En 1998, Andrew Fire et Craig Mello (prix Nobel 2006) décrivent un processus d’inhibition d’ARN qu’ils appellent l’« interférence ARN ». Leur découverte provient de contrôles d’une expérience testant des oligonucléotides antisens sur C. elegans. A leur surprise, un fragment contrôle d’ARN double brin sens et antisens inhibe parfaitement un ARN cible, et même mieux que l’antisens testé. En étudiant le mécanisme sous-jacent, ils montrent que cet ARN double brin est découpé par une enzyme, Dicer, en petits ARN d’une vingtaine de nucléotides, qu’ils nomment « small interfering RNA » (siARN), et que ces petits ARN sont les effecteurs de l’inhibition, appelée de ce fait l’interférence ARN.

http://www.transversalesante.com/synthese_les_acides_nucleiques_03-2008.html