Somatic loss-of-function mutations in the ten-eleven translocation 2 (TET2) gene occur in a significant proportion of patients with myeloid malignancies. Although there are extensive genetic data implicating TET2 mutations in myeloid transformation, the consequences of Tet2 loss in hematopoietic development have not been delineated. We report here an animal model of conditional Tet2 loss in the hematopoietic compartment that leads to increased stem cell self-renewal in vivo as assessed by competitive transplant assays. Tet2 loss leads to a progressive enlargement of the hematopoietic stem cell compartment and eventual myeloproliferation in vivo, including splenomegaly, monocytosis, and extramedullary hematopoiesis. In addition, Tet2(+/-) mice also displayed increased stem cell self-renewal and extramedullary hematopoiesis, suggesting that Tet2 haploinsufficiency contributes to hematopoietic transformation in vivo.

Mutations affecting spliceosomal proteins are the most common mutations in patients with myelodysplastic syndromes (MDS), but their role in MDS pathogenesis has not been delineated. Here we report that mutations affecting the splicing factor SRSF2 directly impair hematopoietic differentiation in vivo, which is not due to SRSF2 loss of function. By contrast, SRSF2 mutations alter SRSF2's normal sequence-specific RNA binding activity, thereby altering the recognition of specific exonic splicing enhancer motifs to drive recurrent mis-splicing of key hematopoietic regulators. This includes SRSF2 mutation-dependent splicing of EZH2, which triggers nonsense-mediated decay, which, in turn, results in impaired hematopoietic differentiation. These data provide a mechanistic link between a mutant spliceosomal protein, alterations in the splicing of key regulators, and impaired hematopoiesis.

Activating mutations in the Notch pathway promote tumorigenesis in T-cell leukaemias. Iannis Aifantis and colleagues now find that the same pathway suppresses the development of myeloid leukaemias. Inactivating the pathway in haematopoietic stem cells leads to myeloid disease resembling chronic myelomonocytic leukaemia (CMML), and mutations in Notch pathway genes can be found in patients with CMML. The Notch pathway is shown to suppress a myeloid differentiation program. These findings demonstrate that the Notch pathway exerts both oncogenic and tumour-suppressor functions in the haematopoietic system and regulates critical cell-fate decisions. Notch signalling is a central regulator of differentiation in a variety of organisms and tissue types1. Its activity is controlled by the multi-subunit γ-secretase (γSE) complex2. Although Notch signalling can play both oncogenic and tumour-suppressor roles in solid tumours, in the haematopoietic system it is exclusively oncogenic, notably in T-cell acute lymphoblastic leukaemia, a disease characterized by Notch1-activating mutations3. Here we identify novel somatic-inactivating Notch pathway mutations in a fraction of patients with chronic myelomonocytic leukaemia (CMML). Inactivation of Notch signalling in mouse haematopoietic stem cells (HSCs) results in an aberrant accumulation of granulocyte/monocyte progenitors (GMPs), extramedullary haematopoieisis and the induction of CMML-like disease. Transcriptome analysis revealed that Notch signalling regulates an extensive myelomonocytic-specific gene signature, through the direct suppression of gene transcription by the Notch target Hes1. Our studies identify a novel role for Notch signalling during early haematopoietic stem cell differentiation and suggest that the Notch pathway can play both tumour-promoting and -suppressive roles within the same tissue.

Leukemias bearing heterozygous mutations in the SRSF2 splicing-factor-encoding gene can be therapeutically targeted by pharmacologic inhibition of residual spliceosome function. Mutations in genes encoding splicing factors (which we refer to as spliceosomal genes) are commonly found in patients with myelodysplastic syndromes (MDS) and acute myeloid leukemia (AML)1,2,3. These mutations recurrently affect specific amino acid residues, leading to perturbed normal splice site and exon recognition4,5,6. Spliceosomal gene mutations are always heterozygous and rarely occur together with one another, suggesting that cells may tolerate only a partial deviation from normal splicing activity. To test this hypothesis, we engineered mice to express a mutated allele of serine/arginine-rich splicing factor 2 (Srsf2P95H)—which commonly occurs in individuals with MDS and AML—in an inducible, hemizygous manner in hematopoietic cells. These mice rapidly succumbed to fatal bone marrow failure, demonstrating that Srsf2-mutated cells depend on the wild-type Srsf2 allele for survival. In the context of leukemia, treatment with the spliceosome inhibitor E7107 (refs. 7,8) resulted in substantial reductions in leukemic burden, specifically in isogenic mouse leukemias and patient-derived xenograft AMLs carrying spliceosomal mutations. Whereas E7107 treatment of mice resulted in widespread intron retention and cassette exon skipping in leukemic cells regardless of Srsf2 genotype, the magnitude of splicing inhibition following E7107 treatment was greater in Srsf2-mutated than in Srsf2-wild-type leukemia, consistent with the differential effect of E7107 on survival. Collectively, these data provide genetic and pharmacologic evidence that leukemias with spliceosomal gene mutations are preferentially susceptible to additional splicing perturbations in vivo as compared to leukemias without such mutations. Modulation of spliceosome function may thus provide a new therapeutic avenue in genetically defined subsets of individuals with MDS or AML.

Abstract The success of cancer immunotherapy relies on the induction of an immunoprotective response targeting tumor antigens (TAs) presented by tumor cells on MHC class I molecules. Alternative translation events emerged as a rich source of TAs and generate the so-called Pioneer Translation Products (PTPs), which are peptides generated from unspliced mRNA. We demonstrated in vitro and in vivo that the splicing inhibitor isoginkgetin and a derived water-soluble and less toxic molecule, IP2, act at the production stage of the PTPs. We showed that IP2 increases PTP-derived antigen presentation in cancer cells in vitro and decreases tumor growth in vivo in an immune-dependent manner. Furthermore, IP2 treatment induces a long-lasting antitumor response. Finally, we observed that the epitope repertoire displayed on MHC-I molecules is altered upon treatment with IP2 with the modulation of pre-existing peptides and the emergence of novel antigens derived from both coding and allegedly non-coding sequences. Significance IP2 is a new efficient “first in class” immunomodulator of the MHC I presentation pathway. IP2 reduces the growth of sarcoma MCA205 and melanoma B16F10 tumors bearing the PTP-derived SL8 epitope and significantly extends mice survival. IP2 treatment reshape the cancer cell MHC-I immunopeptidome. These findings add to the understanding of the role of the splicing machinery in antigen production and presentation and identify the spliceosome as a druggable target to enhance cancer immunosurveillance.

SUMMARY Following infection, hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) support immunity by increasing the rate of innate immune cell production but the metabolic cues that guide this process are unknown. To address this question, we developed MetaFate, a method to trace the metabolic expression state and developmental fate of single cells in vivo . Using MetaFate we identified a gene expression program of metabolic enzymes and transporters that confers differences in myeloid differentiation potential in a subset of HSPCs that express CD62L. Using single-cell metabolic profiling, we confirmed that CD62L high myeloid-biased HSPCs have an increased dependency on oxidative phosphorylation and glucose metabolism. Importantly, metabolism actively regulates immune-cell production, with overexpression of the glucose-6-phosphate dehydrogenase enzyme of the pentose phosphate pathway skewing MPP output from B-lymphocytes towards the myeloid lineages, and expansion of CD62L high HSPCs occurring to support emergency myelopoiesis. Collectively, our data reveal the metabolic cues that instruct innate immune cell development, highlighting a key role for the pentose phosphate pathway. More broadly, our results show that HSPC metabolism can be manipulated to alter the cellular composition of the immune system.

In the recent years, massively parallel sequencing approaches identified hundreds of mutated genes in cancer( [1][1] ) providing an unprecedented amount of information about mechanisms of cancer cell maintenance and progression. However, while (it is widely accepted that) transformation processes result from oncogenic cooperation between deregulated genes and pathways, the functional characterization of candidate key players is mostly performed at the single gene level which is generally inadequate to identify these oncogene circuitries. In addition, studies aimed at depicting oncogenic cooperation involve the generation of challenging mouse models or the deployment of tedious screening pipelines. Genome wide mapping of epigenomic modifications on histone tails or binding of factors such as MED1 and BRD4 allowed identification of clusters of regulatory elements, also termed Super-Enhancers (SE)( [2][2] ). Functional annotation of these regions revealed their high relevance during normal tissue development and cancer ontogeny( [3][3] ). An interesting paradigm of the tumorigenic function of these SE regions comes from ETO2-GLIS2 -driven acute megakaryoblastic leukemia (AMKL) in which the fusion protein ETO2-GLIS2 is sufficient to promote an aberrant transcriptional network by the rewiring of SE regions( [4][4] ). We thus hypothesized that important regulatory regions could control simultaneously expression of genes cooperating in functional modules to promote cancer development. In an effort to identify such modules, we deployed a genome-wide CRISPRi-based screening approach and nominated SE regions that are functionally linked to leukemia maintenance. In particular, we pinpointed a novel SE region regulating the expression of both tyrosine kinases KIT and PDGFRA. Whereas the inhibition of each kinase alone affected modestly cancer cell growth, combined inhibition of both receptors synergizes to impair leukemia cell growth and survival. Our results demonstrate that genome-wide screening of regulatory DNA elements can identify co-regulated genes collaborating to promote cancer and could open new avenues to the concept of combined gene inhibition upon single hit targeting. [1]: #ref-1 [2]: #ref-2 [3]: #ref-3 [4]: #ref-4

Abstract Recent advancements in shRNA and Cas protein technologies have enabled functional screening methods targeting genes or non-coding regions using single or pooled shRNA and sgRNA. CRISPR-based systems have also been developed for modulating DNA accessibility, resulting in CRISPR-mediated interference (CRISPRi) or activation (CRISPRa) of targeted genes or genomic DNA elements. However, there is still a lack of software tools for integrating diverse array of functional genomics screening outputs that could offer a cohesive framework for comprehensive data integration. Here, we developed PitViper, a flexible and interactive open-source software designed to fill this gap, providing reliable results for the type of elements being screened. It is an end-to-end automated and reproducible bioinformatics pipeline integrating gold-standard methods for functional screening analysis. Our sensitivity analyses demonstrate that PitViper is a useful tool for identifying potential super-enhancer liabilities in a leukemia cell line through genome-wide CRISPRi-based screening. It offers a robust, flexible, and interactive solution for integrating data analysis and reanalysis from functional screening methods, making it a valuable resource for researchers in the field.

ABSTRACT How cell-extrinsic niche-related and cell-intrinsic cues drive lineage specification of hematopoietic multipotent progenitors (MPPs) in the bone marrow (BM) is partly understood. We show that CXCR4 signaling strength regulates localization and fate of MPPs. In mice phenocopying the BM myeloid skewing of patients with WHIM Syndrome (WS), a rare immunodeficiency caused by gain-of-function CXCR4 mutations, enhanced mTOR signaling and overactive Oxphos metabolism were associated with myeloid rewiring of lymphoid-primed MPPs (or MPP4). Fate decision of MPP4 was also affected by molecular changes established at the MPP1 level. Mutant MPP4 displayed altered BM localization relative to peri-arteriolar structures, suggesting that extrinsic cues contribute to their myeloid skewing. Chronic treatment with CXCR4 antagonist AMD3100 or mTOR inhibitor Rapamycin rescued lymphoid capacities of mutant MPP4, demonstrating a pivotal role for the CXCR4-mTOR axis in regulating MPP4 fate. Our study thus provides mechanistic insights into how CXCR4 signaling regulates the lymphoid potential of MPPs.