CRISPR reveals that many cancer drug targets are dispensable for cell proliferation and identifies CDK11 as the target of one mischaracterized agent.

The factors mediating fatal SARS-CoV-2 infections are poorly understood. Here, we show that cigarette smoke causes a dose-dependent upregulation of angiotensin converting enzyme 2 (ACE2), the SARS-CoV-2 receptor, in rodent and human lungs. Using single-cell sequencing data, we demonstrate that ACE2 is expressed in a subset of secretory cells in the respiratory tract. Chronic smoke exposure triggers the expansion of this cell population and a concomitant increase in ACE2 expression. In contrast, quitting smoking decreases the abundance of these secretory cells and reduces ACE2 levels. Finally, we demonstrate that ACE2 expression is responsive to inflammatory signaling and can be upregulated by viral infections or interferon treatment. Taken together, these results may partially explain why smokers are particularly susceptible to severe SARS-CoV-2 infections. Furthermore, our work identifies ACE2 as an interferon-stimulated gene in lung cells, suggesting that SARS-CoV-2 infections could create positive feedback loops that increase ACE2 levels and facilitate viral dissemination.

Extra chromosomes cause general genomic instability in yeast.

Significance Despite decades of progress, men still greatly outnumber women among biology faculty in the United States. Here, we show that high-achieving faculty members who are male train 10–40% fewer women in their laboratories relative to the number of women trained by other investigators. These skewed employment patterns may result from self-selection among female scientists or they may result from conscious or unconscious bias on the part of some faculty members. The dearth of women who are trained in these laboratories likely limits the number of female candidates who are most competitive for faculty job searches.

Antivirals are needed to combat the COVID-19 pandemic, which is caused by SARS-CoV-2. The clinically-proven protease inhibitor Camostat mesylate inhibits SARS-CoV-2 infection by blocking the virus-activating host cell protease TMPRSS2. However, antiviral activity of Camostat mesylate metabolites and potential viral resistance have not been analyzed. Moreover, antiviral activity of Camostat mesylate in human lung tissue remains to be demonstrated.

Aneuploidy, or an aberrant karyotype, results in developmental disabilities and has been implicated in tumorigenesis. However, the causes of aneuploidy-induced phenotypes and the consequences of aneuploidy on cell physiology remain poorly understood. We have performed a metaanalysis on gene expression data from aneuploid cells in diverse organisms, including yeast, plants, mice, and humans. We found highly related gene expression patterns that are conserved between species: genes that were involved in the response to stress were consistently upregulated, and genes associated with the cell cycle and cell proliferation were downregulated in aneuploid cells. Within species, different aneuploidies induced similar changes in gene expression, independent of the specific chromosomal aberrations. Taken together, our results demonstrate that aneuploidies of different chromosomes and in different organisms impact similar cellular pathways and cause a stereotypical antiproliferative response that must be overcome before transformation.

Antiviral therapy is urgently needed to combat the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, which is caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). The protease inhibitor camostat mesylate inhibits SARS-CoV-2 infection of lung cells by blocking the virus-activating host cell protease TMPRSS2. Camostat mesylate has been approved for treatment of pancreatitis in Japan and is currently being repurposed for COVID-19 treatment. However, potential mechanisms of viral resistance as well as camostat mesylate metabolization and antiviral activity of metabolites are unclear. Here, we show that SARS-CoV-2 can employ TMPRSS2-related host cell proteases for activation and that several of them are expressed in viral target cells. However, entry mediated by these proteases was blocked by camostat mesylate. The camostat metabolite GBPA inhibited the activity of recombinant TMPRSS2 with reduced efficiency as compared to camostat mesylate and was rapidly generated in the presence of serum. Importantly, the infection experiments in which camostat mesylate was identified as a SARS-CoV-2 inhibitor involved preincubation of target cells with camostat mesylate in the presence of serum for 2 h and thus allowed conversion of camostat mesylate into GBPA. Indeed, when the antiviral activities of GBPA and camostat mesylate were compared in this setting, no major differences were identified. Our results indicate that use of TMPRSS2-related proteases for entry into target cells will not render SARS-CoV-2 camostat mesylate resistant. Moreover, the present and previous findings suggest that the peak concentrations of GBPA established after the clinically approved camostat mesylate dose (600 mg/day) will result in antiviral activity.

Clinical decisions in cancer rely on precisely assessing patient risk. To improve our ability to identify the most aggressive malignancies, we constructed genome-wide survival models using gene expression, copy number, methylation, and mutation data from 10,884 patients. We identified more than 100,000 significant prognostic biomarkers and demonstrate that these genomic features can predict patient outcomes in clinically ambiguous situations. While adverse biomarkers are commonly believed to represent cancer driver genes and promising therapeutic targets, we show that cancer features associated with shorter survival times are not enriched for either oncogenes or for successful drug targets. Instead, the strongest adverse biomarkers represent widely expressed cell-cycle and housekeeping genes, and, correspondingly, nearly all therapies directed against these features have failed in clinical trials. In total, our analysis establishes a rich resource for prognostic biomarker analysis and clarifies the use of patient survival data in preclinical cancer research and therapeutic development.

Abstract Aneuploidy is a ubiquitous feature of human tumors, but the acquisition of aneuploidy is typically detrimental to cellular fitness. To investigate how aneuploidy could contribute to tumor growth, we triggered periods of chromosomal instability (CIN) in human cells and then exposed them to a variety of different culture environments. While chromosomal instability was universally detrimental under normal growth conditions, we discovered that transient CIN reproducibly accelerated the ability of cells to adapt and thrive in the presence of anti-cancer therapeutic agents. Single-cell sequencing revealed that these drug-resistant populations recurrently developed specific whole-chromosome gains and losses. We independently derived one aneuploidy that was frequently recovered in cells exposed to paclitaxel, and we found that this chromosome loss event was sufficient to decrease paclitaxel sensitivity. Finally, we demonstrated that intrinsic levels of CIN correlate with poor responses to a variety of systemic therapies in a collection of patient-derived xenografts. In total, our results show that while chromosomal instability generally antagonizes cell fitness, it also provides phenotypic plasticity to cancer cells that can allow them to adapt to diverse stressful environments. Moreover, our findings suggest that aneuploidy may function as an under-explored cause of therapy failure in human tumors.

Abstract Aneuploidy is a hallmark of human cancers, but the effects of aneuploidy on protein expression remain poorly understood. To uncover how chromosome copy number changes influence the cancer proteome, we have conducted an analysis of hundreds of human cancer cell lines with matched copy number, RNA expression, and protein expression data. We found that a majority of proteins exhibit dosage compensation and fail to change by the degree expected based on chromosome copy number alone. We uncovered a variety of gene groups that were recurrently buffered upon both chromosome gain and loss, including protein complex subunits and cell cycle genes. Several genetic and biophysical factors were predictive of protein buffering, highlighting complex post-translational regulatory mechanisms that maintain appropriate gene product dosage. Finally, we established that chromosomal aneuploidy has an unexpectedly moderate effect on the expression of oncogenes and tumor suppressors, demonstrating that these key cancer drivers can be subject to dosage compensation as well. In total, our comprehensive analysis of aneuploidy and dosage compensation across cancers will help identify the key driver genes encoded on altered chromosomes and will shed light on the overall consequences of aneuploidy during tumor development.