The Hippo-signaling pathway is an important regulator of cellular proliferation and organ size. However, little is known about the role of this cascade in the control of cell fate. Employing a combination of lineage tracing, clonal analysis, and organoid culture approaches, we demonstrate that Hippo pathway activity is essential for the maintenance of the differentiated hepatocyte state. Remarkably, acute inactivation of Hippo pathway signaling in vivo is sufficient to dedifferentiate, at very high efficiencies, adult hepatocytes into cells bearing progenitor characteristics. These hepatocyte-derived progenitor cells demonstrate self-renewal and engraftment capacity at the single-cell level. We also identify the NOTCH-signaling pathway as a functional important effector downstream of the Hippo transducer YAP. Our findings uncover a potent role for Hippo/YAP signaling in controlling liver cell fate and reveal an unprecedented level of phenotypic plasticity in mature hepatocytes, which has implications for the understanding and manipulation of liver regeneration.

Elucidation of the mutational landscape of human cancer has progressed rapidly and been accompanied by the development of therapeutics targeting mutant oncogenes. However, a comprehensive mapping of cancer dependencies has lagged behind and the discovery of therapeutic targets for counteracting tumor suppressor gene loss is needed. To identify vulnerabilities relevant to specific cancer subtypes, we conducted a large-scale RNAi screen in which viability effects of mRNA knockdown were assessed for 7,837 genes using an average of 20 shRNAs per gene in 398 cancer cell lines. We describe findings of this screen, outlining the classes of cancer dependency genes and their relationships to genetic, expression, and lineage features. In addition, we describe robust gene-interaction networks recapitulating both protein complexes and functional cooperation among complexes and pathways. This dataset along with a web portal is provided to the community to assist in the discovery and translation of new therapeutic approaches for cancer.

Despite considerable efforts to identify cancer metabolic alterations that might unveil druggable vulnerabilities, systematic characterizations of metabolism as it relates to functional genomic features and associated dependencies remain uncommon. To further understand the metabolic diversity of cancer, we profiled 225 metabolites in 928 cell lines from more than 20 cancer types in the Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). This resource enables unbiased association analysis linking the cancer metabolome to genetic alterations, epigenetic features and gene dependencies. Additionally, by screening barcoded cell lines, we demonstrated that aberrant ASNS hypermethylation sensitizes subsets of gastric and hepatic cancers to asparaginase therapy. Finally, our analysis revealed distinct synthesis and secretion patterns of kynurenine, an immune-suppressive metabolite, in model cancer cell lines. Together, these findings and related methodology provide comprehensive resources that will help clarify the landscape of cancer metabolism.

Abstract Droplet-based single-cell omics, including single-cell RNA sequencing (scRNAseq), single-cell CRISPR perturbations (e.g., CROP-seq), and single-cell protein and transcriptomic profiling (CITE-seq) hold great promise for comprehensive cell profiling and genetic screening at the single-cell resolution. However, these technologies suffer from substantial noise, among which ambient signals present in the cell suspension may be the predominant source. Current models to address this issue are highly technology-specific and relatively scRNAseq-centric. while a universal model to describe the noise across these technologies may reveal this common source, improving the denoising accuracy. To this end, we explicitly examined these unexpected signals in multiple datasets across droplet-based technologies, summarised a predictable pattern, and developed single-cell Ambient Remover (scAR) – a hypothesis-driven machine learning model to predict and remove ambient signals (including mRNA counts, protein counts, and sgRNA counts) at the molecular level. We benchmarked scAR on three technologies – single-cell CRISPR screens, CITE-seq, and scRNAseq along with the state-of-the-art single-technology-specific approaches. scAR showed high denoising accuracy for each type of dataset.

Abstract Comprehensive profiling of hormone-dependent breast cancer (HDBC) has identified hundreds of protein-coding alterations contributing to cancer initiation 1, 2 , but only a handful have been linked to endocrine therapy resistance, potentially contributing to 40% of relapses 1, 3–9 . If other mechanisms underlie the evolution of HDBC under adjuvant therapy is currently unknown. In this work, we employ integrative functional genomics to dissect the contribution of cis -regulatory elements (CREs) to cancer evolution by focusing on 12 megabases of non-coding DNA, including clonal enhancers 10 , gene promoters, and boundaries of topologically associating domains 11 . Massive parallel perturbation in vitro reveals context-dependent roles for many of these CREs, with a specific impact on dormancy entrance 12, 13 and endocrine therapy resistance 9 . Profiling of CRE somatic alterations in a unique, longitudinal cohort of patients treated with endocrine therapies identifies non-coding changes involved in therapy resistance. Overall, our data uncover actionable transient transcriptional programs critical for dormant persister cells and unveil new regulatory nodes driving evolutionary trajectories towards disease progression.

Abstract Asparagine deprivation by L-Asparaginase (L-ASNase) is an effective therapeutic strategy in Acute Lymphoblastic Leukemia, with resistance occurring due to upregulation of ASNS, the only human enzyme synthetizing Asparagine 1 . L-Asparaginase efficacy in solid tumors is limited by dose-related toxicities 2 . Large-scale loss of function genetic in vitro screens identified ASNS as a cancer dependency in several solid malignancies 3,4 . Here we evaluate the therapeutic potential of targeting ASNS in melanoma cells. While we confirm in-vitro dependency on ASNS silencing, this is largely dispensable for in vivo tumor growth, even in face of asparagine deprivation, prompting us characterize such resistance mechanism to devise novel therapeutic strategies. Using ex vivo quantitative proteome and transcriptome profiling, we characterize the compensatory mechanism elicited by ASNS knockout melanoma cells allowing their survival. Mechanistically, a genome-wide CRISPR screen revealed that such resistance mechanism is elicited by a dual axis: GCN2-ATF4 aimed at restoring amino acids levels and MAPK-BCLXL to promote survival. Importantly, pharmacological inhibition of such nodes synergizes with L-Asparaginase-mediated Asparagine deprivation in ASNS deficient cells suggesting novel potential therapeutic combinations in melanoma.

The Hippo pathway and its nuclear effector Yap regulate organ size and cancer formation. While many modulators of Hippo activity have been identified, little is known about the Yap target genes that mediate these growth effects. Here, we show that yap-/- mutant zebrafish exhibit defects in hepatic progenitor potential and liver growth due to impaired glucose transport and nucleotide biosynthesis: transcriptomic and metabolomic analyses reveal that Yap regulates expression of glucose transporter glut1, causing decreased glucose uptake and use for nucleotide biosynthesis in yap-/- mutants, and impaired glucose tolerance in adults. Nucleotide supplementation improved Yap-deficiency phenotypes, indicating functional importance of glucose-fuelled nucleotide biosynthesis. Yap-regulated Glut1 expression and glucose uptake are conserved in mammals, suggesting that stimulation of anabolic glucose metabolism is an evolutionarily conserved mechanism by which the Hippo pathway controls organ growth. Together, our results reveal a central role for Hippo signalling in metabolic homeostasis.