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01.06.2015 | Original Article – Cancer Research | Ausgabe 6/2015

Journal of Cancer Research and Clinical Oncology 6/2015

BMP-2 inhibits tumor-initiating ability in human renal cancer stem cells and induces bone formation

Zeitschrift:
Journal of Cancer Research and Clinical Oncology > Ausgabe 6/2015
Autoren:
Lin Wang, Paul Park, Frank La Marca, Khoi D. Than, Chia-Ying Lin
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s00432-014-1883-0) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

Purpose

We have previously shown that BMP-2 induces bone formation and inhibits tumorigenicity of cancer stem cells (CSCs) in a human osteosarcoma OS99-1 cell line. In this study, we sought to determine whether BMP-2 can similarly induce bone formation and inhibit the tumorigenicity of renal CSCs identified based on aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity in renal cell carcinoma (RCC) cell lines and primary tumors.

Methods

Using a xenograft model in which cells from human RCC cell lines ACHN, Caki-2, and primary tumors were grown in NOD/SCID mice, renal CSCs were identified as a subset of ALDHbr cells. The ALDHbr cells possessed a greater colony-forming efficiency, higher proliferative output, increased expression of stem cell marker genes Oct3/4A, Nanog, renal embryonic marker Pax-2, and greater tumorigenicity compared to cells with low ALDH activity (ALDHlo cells), generating new tumors with as few as 25 cells in mice.

Results

In vitro, BMP-2 was found to inhibit the ALDHbr cell growth, down-regulate the expression of embryonic stem cell markers, and up-regulate the transcription of osteogenic markers. In vivo, all animals receiving a low number of ALDHbr cells (5 × 103) from ACHN, Caki-2, and primary tumor xenografts treated with 30 µg BMP-2 per animal showed limited tumor growth with significant bone formation, while untreated cells developed large tumor masses without bone formation.

Conclusions

These results suggest that BMP-2 inhibits the tumor-initiating ability of renal CSCs and induces osseous bone formation. BMP-2 may therefore provide a beneficial strategy for human RCC treatment by targeting the CSC-enriched population.

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