The biological and functional heterogeneity between tumors—both across and within cancer types—poses a challenge for immunotherapy. To understand the factors underlying tumor immune heterogeneity and immunotherapy sensitivity, we established a library of congenic tumor cell clones from an autochthonous mouse model of pancreatic adenocarcinoma. These clones generated tumors that recapitulated T cell-inflamed and non-T-cell-inflamed tumor microenvironments upon implantation in immunocompetent mice, with distinct patterns of infiltration by immune cell subsets. Co-injecting tumor cell clones revealed the non-T-cell-inflamed phenotype is dominant and that both quantitative and qualitative features of intratumoral CD8+ T cells determine response to therapy. Transcriptomic and epigenetic analyses revealed tumor-cell-intrinsic production of the chemokine CXCL1 as a determinant of the non-T-cell-inflamed microenvironment, and ablation of CXCL1 promoted T cell infiltration and sensitivity to a combination immunotherapy regimen. Thus, tumor cell-intrinsic factors shape the tumor immune microenvironment and influence the outcome of immunotherapy.

Intratumoral hypoxia and expression of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) correlate with metastasis and poor survival in patients with sarcoma. We show here that hypoxia controls sarcoma metastasis through a novel mechanism wherein HIF-1α enhances expression of the intracellular enzyme procollagen-lysine, 2-oxoglutarate 5-dioxygenase 2 (PLOD2). We show that loss of HIF-1α or PLOD2 expression disrupts collagen modification, cell migration, and pulmonary metastasis (but not primary tumor growth) in allograft and autochthonous LSL-Kras(G12D/+); Trp53(fl/fl) murine sarcoma models. Furthermore, ectopic PLOD2 expression restores migration and metastatic potential in HIF-1α-deficient tumors, and analysis of human sarcomas reveals elevated HIF1A and PLOD2 expression in metastatic primary lesions. Pharmacologic inhibition of PLOD enzymatic activity suppresses metastases. Collectively, these data indicate that HIF-1α controls sarcoma metastasis through PLOD2-dependent collagen modification and organization in primary tumors. We conclude that PLOD2 is a novel therapeutic target in sarcomas and successful inhibition of this enzyme may reduce tumor cell dissemination.Undifferentiated pleomorphic sarcoma (UPS) is a commonly diagnosed and particularly aggressive sarcoma subtype in adults, which frequently and fatally metastasizes to the lung. Here, we show the potential use of a novel therapeutic target for the treatment of metastatic UPS, specifi cally the collagen-modifying enzyme PLOD2.

Abstract Identifying chemical regulators of biological pathways is a time-consuming bottleneck in developing therapeutics and research compounds. Typically, thousands to millions of candidate small molecules are tested in target-based biochemical screens or phenotypic cell-based screens, both expensive experiments customized to each disease. Here, our uncustomized, virtual profile-based screening approach instead identifies compounds that match to pathways based on phenotypic information in public cell image data, created using the Cell Painting assay. Our straightforward correlation-based computational strategy retrospectively uncovered the expected, known small molecule regulators for 32% of positive-control gene queries. In prospective, discovery mode, we efficiently identified new compounds related to three query genes, and validated them in subsequent gene-relevant assays, including compounds that phenocopy or pheno-oppose YAP1 overexpression and kill a Yap1-dependent sarcoma cell line. This image profile-based approach could replace many customized labor- and resource-intensive screens and accelerate the discovery of biologically and therapeutically useful compounds. One sentence summary If a genetic perturbation impacts cell morphology, a computational query can reveal compounds whose morphology “matches”.

Tissue stiffness is a critical prognostic factor in breast cancer and is associated with metastatic progression. Here we show an alternative and complementary hypothesis of tumor progression whereby physiological matrix stiffness affects the quantity and protein cargo of small EVs produced by cancer cells, which in turn drive their metastasis. Primary patient breast tissue produces significantly more EVs from stiff tumor tissue than soft tumor adjacent tissue. EVs released by cancer cells on matrices that model human breast tumors (25 kPa; stiff EVs) feature increased adhesion molecule presentation (ITGα

Abstract Ewing Sarcoma (EwS) is a highly aggressive tumor of bone and soft tissues that mostly affects children and adolescents. The pathognomonic oncofusion EWSR1-ETS (EWSR1-FLI1/EWSR1-ERG) transcription factors drive EwS by orchestrating an oncogenic transcription program through de novo enhancers. Pharmacological targeting of these oncofusions has been challenged by unstructured prion-like domains and common DNA binding domains in the EWSR1 and ETS protein, respectively. Alternatively, identification and characterization of mediators and downstream targets of EWSR1-FLI1 dependent or independent function could offer novel therapeutic options. By integrative analysis of thousands of transcriptome datasets representing pan-cancer cell lines, primary cancer, metastasis, and normal tissues, we have identified a 32 gene signature (ESS32 - Ewing Sarcoma Specific 32) that could stratify EwS from pan-cancer. Of the ESS32, LOXHD1 – that encodes a stereociliary protein, was the most exquisitely expressed gene in EwS. CRISPR-Cas9 mediated deletion or silencing of EWSR1-FLI1 bound upstream de novo enhancer elements in EwS cells led to the loss of LOXHD1 expression and altered the EWSR1-FLI1, MYC, and HIF1α pathway genes, resulting in decreased proliferation and invasion in vitro and in vivo . These observations implicate LOXHD1 as a novel biomarker and a major determinant of EwS metastasis and open up new avenues for developing LOXHD1-targeted drugs or cellular therapies for this deadly disease.

CD8+ T cell dysfunction is a critical barrier to anti-tumor immunity, but molecular mechanisms underlying the regulation of T cell dysfunction in solid tumors are diverse and complex. Extracellular matrix (ECM) composition facilitates solid tumor progression in part by inhibiting T cell migration/infiltration; however, the impact of individual ECM molecules on T cell function in the tumor microenvironment (TME) is virtually unknown. Moreover, upstream regulators of aberrant ECM deposition/organization in solid tumors are poorly defined. Therefore, we investigated the regulation and effects of ECM composition on CD8+ T cell function in undifferentiated pleomorphic sarcoma (UPS). This immunologically "hot" soft-tissue sarcoma exhibits durable responses to checkpoint therapy in some human patients, suggesting it may provide insights into strategies for optimizing T cell function and improving immunotherapy efficacy. Using an autochthonous model of UPS and data from multiple human patient cohorts, we discovered a multi-pronged mechanism wherein oncogene-induced remodeling of the TME promotes CD8+ T cell dysfunction, suppresses T cell-mediated cytolysis, and enhances immune evasion. Specifically, we observed that the transcriptional co-activator Yap1, which we previously linked to UPS progression, promotes the aberrant deposition of collagen VI in the UPS TME. In turn, collagen VI induces CD8+ T cell dysfunction by inhibiting T cell autophagic flux and remodeling fibrillar collagen architecture in the TME. Furthermore, collagen type I opposed ColVI in this setting, acting as tumor suppressor. Thus, our findings reveal that CD8+ T cell-mediated anti-tumor immunity in solid cancers is dependent upon oncogene-mediated ECM composition and remodeling in the TME.

ABSTRACT Undifferentiated pleomorphic sarcoma (UPS), an aggressive subtype of soft-tissue sarcoma (STS), is exceedingly rare in humans and lacks effective, well-tolerated therapies. In contrast, STS are relatively common in canine companion animals; thus, incorporation of veterinary patients into studies of UPS offers an exciting opportunity to develop novel therapeutic strategies for this rare human disease. Genome-wide studies have demonstrated that UPS is characterized by aberrant patterns of DNA methylation. However, the mechanisms and impact of this epigenetic modification on UPS biology and clinical behavior are poorly understood. Leveraging cell lines and tissue specimens derived from human and canine patients, we discovered that the DNA methyltransferase DNMT3B is overexpressed in UPS relative to normal mesenchymal tissues and associated with a poor prognosis. Consistent with these findings, genetic DNMT3B depletion strongly inhibited UPS cell proliferation and tumor progression. However, existing hypomethylating agents, including the clinically approved drug 5-aza-2’-deoxycytidine and the DNMT3B-inhibiting tool compound nanaomycin A, were ineffective in UPS due to cellular uptake and toxicity issues. Thus, further development of DNMT3B-targeting strategies for these patients is critical.