Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

This integrated, multiplatform PanCancer Atlas study co-mapped and identified distinguishing molecular features of squamous cell carcinomas (SCCs) from five sites associated with smoking and/or human papillomavirus (HPV). SCCs harbor 3q, 5p, and other recurrent chromosomal copy-number alterations (CNAs), DNA mutations, and/or aberrant methylation of genes and microRNAs, which are correlated with the expression of multi-gene programs linked to squamous cell stemness, epithelial-to-mesenchymal differentiation, growth, genomic integrity, oxidative damage, death, and inflammation. Low-CNA SCCs tended to be HPV(+) and display hypermethylation with repression of TET1 demethylase and FANCF, previously linked to predisposition to SCC, or harbor mutations affecting CASP8, RAS-MAPK pathways, chromatin modifiers, and immunoregulatory molecules. We uncovered hypomethylation of the alternative promoter that drives expression of the ΔNp63 oncogene and embedded miR944. Co-expression of immune checkpoint, T-regulatory, and Myeloid suppressor cells signatures may explain reduced efficacy of immune therapy. These findings support possibilities for molecular classification and therapeutic approaches.

SARS-CoV-2 neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) can reduce the risk of hospitalization when administered early during COVID-19 disease. However, the emergence of variants of concern has negatively impacted the therapeutic use of some authorized mAbs. Using a high throughput B-cell screening pipeline, we isolated a highly potent SARS-CoV-2 spike glycoprotein receptor binding domain (RBD)-specific antibody called LY-CoV1404 (also known as bebtelovimab). LY-CoV1404 potently neutralizes authentic SARS-CoV-2 virus, including the prototype, B.1.1.7, B.1.351 and B.1.617.2). In pseudovirus neutralization studies, LY-CoV1404 retains potent neutralizing activity against numerous variants including B.1.1.7, B.1.351, B.1.617.2, B.1.427/B.1.429, P.1, B.1.526, B.1.1.529, and the BA.2 subvariant and retains binding to spike proteins with a variety of underlying RBD mutations including K417N, L452R, E484K, and N501Y. Structural analysis reveals that the contact residues of the LY-CoV1404 epitope are highly conserved with the exception of N439 and N501. Notably, the binding and neutralizing activity of LY-CoV1404 is unaffected by the most common mutations at these positions (N439K and N501Y). The breadth of reactivity to amino acid substitutions present among current VOC together with broad and potent neutralizing activity and the relatively conserved epitope suggest that LY-CoV1404 has the potential to be an effective therapeutic agent to treat all known variants causing COVID-19.LY-CoV1404 is a potent SARS-CoV-2-binding antibody that neutralizes all known variants of concern and whose epitope is rarely mutated.LY-CoV1404 potently neutralizes SARS-CoV-2 authentic virus and known variants of concern including the B.1.1.529 (Omicron), the BA.2 Omicron subvariant, and B.1.617.2 (Delta) variantsNo loss of potency against currently circulating variantsBinding epitope on RBD of SARS-CoV-2 is rarely mutated in GISAID databaseBreadth of neutralizing activity and potency supports clinical development.