Published March 16, 2009 | Version v1
Publication Open

FOXM1 Upregulation Is an Early Event in Human Squamous Cell Carcinoma and it Is Enhanced by Nicotine during Malignant Transformation

Creators

  • 1. Queen Mary University of London
  • 2. Cancer Research UK
  • 3. King's College London
  • 4. The Beatson Institute for Cancer Research
  • 5. Cancer Research Malaysia
  • 6. Subang Jaya Medical Centre

Description

Background Cancer associated with smoking and drinking remains a serious health problem worldwide. The survival of patients is very poor due to the lack of effective early biomarkers. FOXM1 overexpression is linked to the majority of human cancers but its mechanism remains unclear in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Methodology/Principal Findings FOXM1 mRNA and protein expressions were investigated in four independent cohorts (total 75 patients) consisting of normal, premalignant and HNSCC tissues and cells using quantitative PCR (qPCR), expression microarray, immunohistochemistry and immunocytochemistry. Effect of putative oral carcinogens on FOXM1 transcriptional activity was dose-dependently assayed and confirmed using a FOXM1-specific luciferase reporter system, qPCR, immunoblotting and short-hairpin RNA interference. Genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) array was used to 'trace' the genomic instability signature pattern in 8 clonal lines of FOXM1-induced malignant human oral keratinocytes. Furthermore, acute FOXM1 upregulation in primary oral keratinocytes directly induced genomic instability. We have shown for the first time that overexpression of FOXM1 precedes HNSCC malignancy. Screening putative carcinogens in human oral keratinocytes surprisingly showed that nicotine, which is not perceived to be a human carcinogen, directly induced FOXM1 mRNA, protein stabilisation and transcriptional activity at concentrations relevant to tobacco chewers. Importantly, nicotine also augmented FOXM1-induced transformation of human oral keratinocytes. A centrosomal protein CEP55 and a DNA helicase/putative stem cell marker HELLS, both located within a consensus loci (10q23), were found to be novel targets of FOXM1 and their expression correlated tightly with HNSCC progression. Conclusions/Significance This study cautions the potential co-carcinogenic effect of nicotine in tobacco replacement therapies. We hypothesise that aberrant upregulation of FOXM1 may be inducing genomic instability through a program of malignant transformation involving the activation of CEP55 and HELLS which may facilitate aberrant mitosis and epigenetic modifications. Our finding that FOXM1 is upregulated early during oral cancer progression renders FOXM1 an attractive diagnostic biomarker for early cancer detection and its candidate mechanistic targets, CEP55 and HELLS, as indicators of malignant conversion and progression.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لا يزال السرطان المرتبط بالتدخين والشرب يمثل مشكلة صحية خطيرة في جميع أنحاء العالم. بقاء المرضى على قيد الحياة ضعيف للغاية بسبب عدم وجود مؤشرات حيوية مبكرة فعالة. يرتبط التعبير المفرط لـ FOXM1 بغالبية السرطانات البشرية ولكن آليته لا تزال غير واضحة في سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والرقبة (HNSCC). المنهجية/النتائج الرئيسية تم التحقيق في تعبيرات الحمض النووي الريبوزي المرسال FOXM1 والبروتين في أربع مجموعات مستقلة (إجمالي 75 مريضًا) تتكون من أنسجة وخلايا طبيعية ومسبقة التورم و HNSCC باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (qPCR) والتعبير الدقيق والكيمياء النسيجية المناعية والكيمياء المناعية. تم فحص تأثير المواد المسرطنة الفموية المفترضة على نشاط النسخ FOXM1 اعتمادًا على الجرعة وتأكيدها باستخدام نظام مراسل لوسيفيراز FOXM1 الخاص، و qPCR، والتداخل المناعي، وتداخل الحمض النووي الريبي قصير الشعر. تم استخدام مجموعة تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة على مستوى الجينوم (SNP) "لتتبع" نمط توقيع عدم الاستقرار الجيني في 8 خطوط مستنسخة من الخلايا الكيراتينية البشرية الخبيثة التي يسببها FOXM1. علاوة على ذلك، فإن زيادة تنظيم FOXM1 الحادة في الخلايا الكيراتينية الفموية الأولية أدت بشكل مباشر إلى عدم الاستقرار الجيني. لقد أظهرنا لأول مرة أن الإفراط في التعبير عن FOXM1 يسبق الورم الخبيث HNSCC. أظهر فحص المواد المسرطنة المفترضة في الخلايا الكيراتينية الفموية البشرية بشكل مفاجئ أن النيكوتين، الذي لا يُنظر إليه على أنه مادة مسرطنة بشرية، يسبب بشكل مباشر الحمض النووي الريبوزي المرسال FOXM1، وتثبيت البروتين ونشاط النسخ بتركيزات ذات صلة بمضغ التبغ. والأهم من ذلك، أن النيكوتين عزز أيضًا التحول الناجم عن FOXM1 للخلايا الكيراتينية الفموية البشرية. تم العثور على بروتين جسيم مركزي CEP55 و DNA هيليكاز/علامة الخلايا الجذعية المفترضة HELLS، وكلاهما يقعان داخل موضع إجماع (10q23)، كأهداف جديدة لـ FOXM1 وتعبيرهما مرتبط ارتباطًا وثيقًا بتقدم HNSCC. الاستنتاجات/الأهمية تحذر هذه الدراسة من التأثير المسرطن المحتمل للنيكوتين في علاجات استبدال التبغ. نحن نفترض أن التنظيم الشاذ لـ FOXM1 قد يؤدي إلى عدم الاستقرار الجيني من خلال برنامج التحول الخبيث الذي يتضمن تنشيط CEP55 و HELLS مما قد يسهل الانقسام الفتيلي الشاذ والتعديلات اللاجينية. إن اكتشافنا أن FOXM1 يتم تنظيمه في وقت مبكر أثناء تطور سرطان الفم يجعل FOXM1 مؤشرًا حيويًا تشخيصيًا جذابًا للكشف المبكر عن السرطان وأهدافه الميكانيكية المرشحة، CEP55 و HELLS، كمؤشرات على التحول والتقدم الخبيث.

Translated Description (French)

Contexte Le cancer associé au tabagisme et à la consommation d'alcool reste un grave problème de santé dans le monde entier. La survie des patients est très faible en raison de l'absence de biomarqueurs précoces efficaces. La surexpression de FOXM1 est liée à la majorité des cancers humains mais son mécanisme reste flou dans le carcinome épidermoïde de la tête et du cou (HNSCC). Méthodologie/Principales constatations L'expression de l'ARNm et des protéines FOXM1 a été étudiée dans quatre cohortes indépendantes (total de 75 patients) composées de tissus et de cellules normaux, prémalignes et HNSCC en utilisant la PCR quantitative (qPCR), le microréseau d'expression, l'immunohistochimie et l'immunocytochimie. L'effet des carcinogènes oraux présumés sur l'activité transcriptionnelle de FOXM1 a été dosé de manière dose-dépendante et confirmé à l'aide d'un système rapporteur de luciférase spécifique de FOXM1, d'une qPCR, d'une immunobuvardage et d'une interférence ARN en épingle à cheveux courte. Le réseau de polymorphisme nucléotidique unique (SNP) à l'échelle du génome a été utilisé pour « tracer » le modèle de signature de l'instabilité génomique dans 8 lignées clonales de kératinocytes oraux humains malins induits par FOXM1. De plus, la régulation positive aiguë de FOXM1 dans les kératinocytes oraux primaires a directement induit une instabilité génomique. Nous avons montré pour la première fois que la surexpression de FOXM1 précède la malignité du HNSCC. Le dépistage d'agents cancérigènes présumés dans les kératinocytes oraux humains a montré de manière surprenante que la nicotine, qui n'est pas perçue comme un agent cancérigène humain, induisait directement l'ARNm FOXM1, la stabilisation des protéines et l'activité transcriptionnelle à des concentrations pertinentes pour les mâcheurs de tabac. Fait important, la nicotine a également augmenté la transformation induite par FOXM1 des kératinocytes oraux humains. Une protéine centrosomale CEP55 et une hélicase d'ADN/marqueur présumé de cellules souches HELLS, toutes deux situées dans un locus consensus (10q23), se sont révélées être de nouvelles cibles de FOXM1 et leur expression était étroitement corrélée à la progression du HNSCC. Conclusions/Importance Cette étude met en garde contre l'effet co-cancérigène potentiel de la nicotine dans les thérapies de remplacement du tabac. Nous émettons l'hypothèse qu'une régulation à la hausse aberrante de FOXM1 pourrait induire une instabilité génomique par le biais d'un programme de transformation maligne impliquant l'activation de CEP55 et de HELLS, ce qui pourrait faciliter une mitose aberrante et des modifications épigénétiques. Notre constatation que FOXM1 est régulé à la hausse tôt au cours de la progression du cancer buccal fait de FOXM1 un biomarqueur diagnostique attrayant pour la détection précoce du cancer et de ses cibles mécanistes candidates, CEP55 et HELLS, en tant qu'indicateurs de conversion et de progression malignes.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes El cáncer asociado con fumar y beber sigue siendo un grave problema de salud en todo el mundo. La supervivencia de los pacientes es muy pobre debido a la falta de biomarcadores tempranos efectivos. La sobreexpresión de FOXM1 está relacionada con la mayoría de los cánceres humanos, pero su mecanismo no está claro en el carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (HNSCC). Metodología/Hallazgos principales Se investigaron las expresiones de ARNm y proteínas de FOXM1 en cuatro cohortes independientes (total 75 pacientes) que consisten en tejidos y células normales, premalignas y de HNSCC utilizando PCR cuantitativa (qPCR), micromatriz de expresión, inmunohistoquímica e inmunocitoquímica. El efecto de los supuestos carcinógenos orales sobre la actividad transcripcional de FOXM1 se analizó y confirmó de forma dependiente de la dosis utilizando un sistema indicador de luciferasa específico de FOXM1, qPCR, inmunotransferencia e interferencia de ARN en horquilla corta. Se utilizó una matriz de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en todo el genoma para "rastrear" el patrón de firma de inestabilidad genómica en 8 líneas clonales de queratinocitos orales humanos malignos inducidos por FOXM1. Además, la regulación positiva aguda de FOXM1 en queratinocitos orales primarios indujo directamente inestabilidad genómica. Hemos demostrado por primera vez que la sobreexpresión de FOXM1 precede a la malignidad de HNSCC. La detección de supuestos carcinógenos en queratinocitos orales humanos mostró sorprendentemente que la nicotina, que no se percibe como un carcinógeno humano, indujo directamente el ARNm de FOXM1, la estabilización de proteínas y la actividad transcripcional a concentraciones relevantes para los masticadores de tabaco. Es importante destacar que la nicotina también aumentó la transformación inducida por FOXM1 de los queratinocitos orales humanos. Se descubrió que una proteína centrosómica CEP55 y un marcador de ADN helicasa/células madre putativas HELLS, ambos ubicados dentro de un loci de consenso (10q23), eran dianas novedosas de FOXM1 y su expresión se correlacionaba estrechamente con la progresión de HNSCC. Conclusiones/Importancia Este estudio advierte sobre el posible efecto co-cancerígeno de la nicotina en las terapias de reemplazo de tabaco. Presumimos que la regulación positiva aberrante de FOXM1 puede estar induciendo inestabilidad genómica a través de un programa de transformación maligna que implica la activación de CEP55 y HELLS, lo que puede facilitar la mitosis aberrante y las modificaciones epigenéticas. Nuestro hallazgo de que FOXM1 está regulado al alza temprano durante la progresión del cáncer oral hace que FOXM1 sea un biomarcador de diagnóstico atractivo para la detección temprana del cáncer y sus dianas mecanicistas candidatas, CEP55 y HELLS, como indicadores de conversión y progresión maligna.

Files

journal.pone.0004849&type=printable.pdf

Files (4.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ef8e530f66f65b237141fdb588ca54f5
4.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
FOXM1 Upregulation هو حدث مبكر في سرطان الخلايا الحرشفية البشرية ويعززه النيكوتين أثناء التحول الخبيث
Translated title (French)
La régulation positive de FOXM1 est un événement précoce dans le carcinome épidermoïde humain et elle est renforcée par la nicotine au cours de la transformation maligne
Translated title (Spanish)
La regulación positiva de FOXM1 es un evento temprano en el carcinoma de células escamosas humano y se ve reforzada por la nicotina durante la transformación maligna

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2082641730
DOI
10.1371/journal.pone.0004849

Is supplement to
https://openalex.org/W582905479 (Other)
https://openalex.org/W4229453059 (Other)
https://openalex.org/W3173416960 (Other)
https://openalex.org/W3032055099 (Other)
https://openalex.org/W3024016060 (Other)
https://openalex.org/W2936305761 (Other)
https://openalex.org/W2592007767 (Other)
https://openalex.org/W2145309828 (Other)
https://openalex.org/W2026862129 (Other)
https://openalex.org/W2024461155 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1577577364
  • https://openalex.org/W1856235061
  • https://openalex.org/W1966622127
  • https://openalex.org/W1969037652
  • https://openalex.org/W1969202196
  • https://openalex.org/W1970761420
  • https://openalex.org/W1971776514
  • https://openalex.org/W1980276420
  • https://openalex.org/W1982551002
  • https://openalex.org/W1987986416
  • https://openalex.org/W2012169936
  • https://openalex.org/W2017806952
  • https://openalex.org/W2020830322
  • https://openalex.org/W2027178659
  • https://openalex.org/W2028863756
  • https://openalex.org/W2029921524
  • https://openalex.org/W2034091087
  • https://openalex.org/W2039755487
  • https://openalex.org/W2042889829
  • https://openalex.org/W2047246023
  • https://openalex.org/W2049425734
  • https://openalex.org/W2051159793
  • https://openalex.org/W2052144512
  • https://openalex.org/W2053574709
  • https://openalex.org/W2053724786
  • https://openalex.org/W2057231921
  • https://openalex.org/W2065596446
  • https://openalex.org/W2085070983
  • https://openalex.org/W2086527897
  • https://openalex.org/W2092736758
  • https://openalex.org/W2092800030
  • https://openalex.org/W2096621713
  • https://openalex.org/W2097961952
  • https://openalex.org/W2098334616
  • https://openalex.org/W2108240201
  • https://openalex.org/W2111348546
  • https://openalex.org/W2116236493
  • https://openalex.org/W2119957770
  • https://openalex.org/W2121196009
  • https://openalex.org/W2125255775
  • https://openalex.org/W2126150922
  • https://openalex.org/W2133585947
  • https://openalex.org/W2133842554
  • https://openalex.org/W2137015675
  • https://openalex.org/W2147504123
  • https://openalex.org/W2151595196
  • https://openalex.org/W2156122059
  • https://openalex.org/W2157615753
  • https://openalex.org/W2158838322
  • https://openalex.org/W2160678012
  • https://openalex.org/W2164301718
  • https://openalex.org/W2165057403
  • https://openalex.org/W2167823163
  • https://openalex.org/W2169300384
  • https://openalex.org/W2257268304
  • https://openalex.org/W4241296135
  • https://openalex.org/W4251594615