It has been established previously that up to 40% of mouse CD34+ hematopoietic stem cells are capable of internalizing exogenous dsDNA fragments both in vivo and ex vivo. Importantly, when mice are treated with a combination of cyclophosphamide and dsDNA, the repair of interstrand crosslinks in hematopoietic progenitors is attenuated, and their pluripotency is altered. Here we show for the first time that among various actively proliferating mammalian cell populations there are subpopulations capable of internalizing dsDNA fragments. In the context of cancer, such dsDNA-internalizing cell subpopulations display cancer stem cell-like phenotype. Furthermore, using Krebs-2 ascites cells as a model, we found that upon combined treatment with cyclophosphamide and dsDNA, engrafted material loses its tumor-initiating properties which we attribute to the elimination of tumor-initiating stem cell subpopulation or loss of its tumorigenic potential.

BackgroundExtracellular double-stranded DNA participates in various processes in an organism. Here we report the suppressive effects of fragmented human double-stranded DNA along or in combination with cyclophosphamide on solid and ascites grafts of mouse Krebs-2 tumor cells and DNA preparation on human breast adenocarcinoma cell line MCF-7.MethodsApoptosis and necrosis were assayed by electrophoretic analysis (DNA nucleosomal fragmentation) and by measurements of LDH levels in ascitic fluid, respectively. DNA internalization into MCF-7 was analyzed by flow cytometry and fluorescence microscopy.ResultsDirect cytotoxic activity of double-stranded DNA (along or in combination with cyclophosphamide) on a solid transplant was demonstrated. This resulted in delayed solid tumor proliferation and partial tumor lysis due to necrosis of the tumor and adjacent tissues. In the case of ascites form of tumor, extensive apoptosis and secondary necrosis were observed. Similarly, MCF-7 cells showed induction of massive apoptosis (up to 45%) as a result of treatments with double-stranded DNA preparation.ConclusionsDouble-stranded DNA (along or in combination with cyclophosphamide) induces massive apoptosis of Krebs-2 ascite cells and MCF-7 cell line (DNA only). In treated mice it reduces the integrity of gut wall cells and contributes to the development of systemic inflammatory reaction.Electronic supplementary materialThe online version of this article (doi:10.1186/s12935-015-0180-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.

No abstract

Cumulative evidence obtained in this series of studies has guided the logic behind the development of a novel composite dsDNA-based preparation whose therapeutic application according to the specific regimen completely cures the mice engrafted with otherwise lethal Krebs-2 ascites. The likely mechanism involves elimination of TAMRA+ tumor-inducing stem cells (TISCs) from Krebs-2 tumors. We performed quantitative analysis of TISC dynamics in Krebs-2 Совокупность всех данных, полученных в работах настоящего цикла исследований, определила основную логику создания нового сложнокомпозиционного препарата на основе двуцепо-чечной ДНК, применение которого в рамках нового терапевтиче-ского режима привело к полному вылечиванию мышей от асцита Кребс-2. Рассматривается предполагаемый механизм разрушения туморогенного начала опухоли Кребс-2, который заключается в элиминации из опухоли TAMRA+ стволовых инициирующих раковых клеток (СИРК). Проведен анализ изменения количества СИРК Кребс-2 в нативном асците и асците после обработки цито-статиком циклофосфаном (ЦФ). В нативном асците количество СИРК осциллирует на определенном уровне. После обработки циклофосфаном их количество относительно оставшихся после масштабного апоптоза коммитированных раковых клеток увели -чивается по сравнению с исходным, что предполагает понижен ную чувствительность СИРК к действию циклофосфана. Тем не менее произошедшая в результате проведенных обработок синхрони-зация СИРК в чувствительной фазе клеточного цикла делает их доступными для действия терапевтических агентов. Охарактери-зо ван режим синергичного воздействия циклофосфана и препа-рата ДНК на развивающуюся асцитную опухоль Кребс-2, приводя-щего к полному вылечиванию 50 % экспериментальных живот ных. Этот режим включает трехкратные инъекции цитостатика цикло-фосфана в конечные точки каждого из трех последователь ных репаративных циклов, дополненные инъекциями препарата двуцепочечной ДНК через 18 ч после каждой инъекции цикло-фосфана, и финальную обработку цитостатиком и препаратом ДНК в момент синхронизации клеток асцита в чувствительной фазе клеточного цикла после первичных обработок. Первые три инъекции «ЦФ + ДНК» необходимы для ареста всех асцитных клеток Кребс-2 в поздней S-G2-M-фазе и их синхронного выхода в G1-S-фазе следующего клеточного цикла. Момент такого син-хронного выхода определен как принципиальная временная