In vivo hemin conditioning targets the vascular and immunologic compartments and restrains prostate tumor development

Purpose: Conditioning strategies constitute a relatively unexplored and exciting opportunity to shape tumor fate by targeting the tumor microenvironment. In this study, we assessed how hemin, a pharmacologic inducer of heme oxygenase-1 (HO-1), has an impact on prostate cancer development in an in vivo conditioning model. Experimental Design: The stroma of C57BL/6 mice was conditioned by subcutaneous administration of hemin prior to TRAMP-C1 tumor challenge. Complementary in vitro and in vivo assays were performed to evaluate hemin effect on both angiogenesis and the immune response. To gain clinical insight, we used prostate cancer patient-derived samples in our studies to assess the expression of HO-1 and other relevant genes. Results: Conditioning resulted in increased tumor latency and decreased initial growth rate. Histologic analysis of tumors grown in conditioned mice revealed impaired vascularization. Hemin-treated human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) exhibited decreased tubulogenesis in vitro only in the presence of TRAMP-C1-conditioned media. Subcutaneous hemin conditioning hindered tumor-associated neovascularization in an in vivo Matrigel plug assay. In addition, hemin boosted CD8+ T-cell proliferation and degranulation in vitro and antigen-specific cytotoxicity in vivo. A significant systemic increase in CD8+ T-cell frequency was observed in preconditioned tumor-bearing mice. Tumors from hemin-conditioned mice showed reduced expression of galectin-1 (Gal-1), key modulator of tumor angiogenesis and immunity, evidencing persistent remodeling of the microenvironment. We also found a subset of prostate cancer patient-derived xenografts and prostate cancer patient samples with mild HO-1 and low Gal-1 expression levels. Conclusions: These results highlight a novel function of a human-used drug as a means of boosting the antitumor response

A Unique Galectin Signature in Human Prostate Cancer Progression Suggests Galectin-1 as a Key Target for Treatment of Advanced Disease

Galectins, a family of glycan-binding proteins, influence tumor progression by modulating interactions between tumor, endothelial, stromal, and immune cells. Despite considerable progress in identifying the roles of individual galectins in tumor biology, an integrated portrait of the galectin network in different tumor microenvironments is still missing. We undertook this study to analyze the "galectin signature" of the human prostate cancer microenvironment with the overarching goal of selecting novel-molecular targets for prognostic and therapeutic purposes. In examining androgen-responsive and castration-resistant prostate cancer cells and primary tumors representing different stages of the disease, we found that galectin-1 (Gal-1) was the most abundantly expressed galectin in prostate cancer tissue and was markedly upregulated during disease progression. In contrast, all other galectins were expressed at lower levels: Gal-3, -4, -9, and -12 were downregulated during disease evolution, whereas expression of Gal-8 was unchanged. Given the prominent regulation of Gal-1 during prostate cancer progression and its predominant localization at the tumor-vascular interface, we analyzed the potential role of this endogenous lectin in prostate cancer angiogenesis. In human prostate cancer tissue arrays, Gal-1 expression correlated with the presence of blood vessels, particularly in advanced stages of the disease. Silencing Gal-1 in prostate cancer cells reduced tumor vascularization without altering expression of other angiogenesis-related genes. Collectively, our findings identify a dynamically regulated "galectin-specific signature" that accompanies disease evolution in prostate cancer, and they highlight a major role for Gal-1 as a tractable target for antiangiogenic therapy in advanced stages of the disease.Fil: Laderach, Diego Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gentilini, Lucas Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Giribaldi, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cardenas Delgado, Victor Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Nugnes, Lorena Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Croci Russo, Diego Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Al Nakouzi, Nader. Institut Gustave Roussy; FranciaFil: Sacca, Paula Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Casas, Gabriel. Hospital Alemán; ArgentinaFil: Mazza, Osvaldo Néstor. Hospital Alemán; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Shipp, Margaret A.. Harvard Medical School; Estados UnidosFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Chauchereau, Anne. Institut Gustave Roussy; FranciaFil: Kutok, Jeffery L.. Brigham and Women; Estados UnidosFil: Rodig, Scott J.. Brigham and Women; Estados UnidosFil: Elola, Maria Teresa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Compagno, Daniel Georges. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Rabinovich, Gabriel Adrián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin