Numerous large-scale genomic studies of matched tumor-normal samples have established the somatic landscapes of most cancer types. However, the downstream analysis of data from somatic mutations entails a number of computational and statistical approaches, requiring usage of independent software and numerous tools. Here, we describe an R Bioconductor package, Maftools, which offers a multitude of analysis and visualization modules that are commonly used in cancer genomic studies, including driver gene identification, pathway, signature, enrichment, and association analyses. Maftools only requires somatic variants in Mutation Annotation Format (MAF) and is independent of larger alignment files. With the implementation of well-established statistical and computational methods, Maftools facilitates data-driven research and comparative analysis to discover novel results from publicly available data sets. In the present study, using three of the well-annotated cohorts from The Cancer Genome Atlas (TCGA), we describe the application of Maftools to reproduce known results. More importantly, we show that Maftools can also be used to uncover novel findings through integrative analysis.

The innate immune system of mammals provides a rapid response to repel assaults from numerous infectious agents including bacteria, viruses, fungi, and parasites. A major component of this system is a diverse combination of cationic antimicrobial peptides that include the alpha- and beta-defensins and cathelicidins. In this study, we show that 1,25-dihydroxyvitamin D3 and three of its analogs induced expression of the human cathelicidin antimicrobial peptide (CAMP) gene. This induction was observed in acute myeloid leukemia (AML), immortalized keratinocyte, and colon cancer cell lines, as well as normal human bone marrow (BM) -derived macrophages and fresh BM cells from two normal individuals and one AML patient. The induction occurred via a consensus vitamin D response element (VDRE) in the CAMP promoter that was bound by the vitamin D receptor (VDR). Induction of CAMP in murine cells was not observed and expression of CAMP mRNA in murine VDR-deficient bone marrow was similar to wild-type levels. Comparison of mammalian genomes revealed evolutionary conservation of the VDRE in a short interspersed nuclear element or SINE in the CAMP promoter of primates that was absent in the mouse, rat, and canine genomes. Our findings reveal a novel activity of 1,25-dihydroxyvitamin D3 and the VDR in regulation of primate innate immunity.

Induction of differentiation and apoptosis in cancer cells through ligands of nuclear hormone receptors (NHRs) is a novel and promising approach to cancer therapy. All- trans -retinoic acid (ATRA), an RA receptor-specific NHR ligand, is now used for selective cancers. The NHR, peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) is expressed in breast cancer cells. Activation of PPARγ through a synthetic ligand, troglitazone (TGZ), and other PPARγ-activators cause inhibition of proliferation and lipid accumulation in cultured breast cancer cells. TGZ (10 −5 M, 4 days) reversibly inhibits clonal growth of MCF7 breast cancer cells and the combination of TGZ (10 −5 M) and ATRA (10 −6 M, 4 days) synergistically and irreversibly inhibits growth and induces apoptosis of MCF7 cells, associated with a dramatic decrease of their bcl-2 protein levels. Similar effects are noted with in vitro cultured breast cancer tissues from patients, but not with normal breast epithelial cells. The observed apoptosis mediated by TGZ and ATRA may be related to the striking down-regulation of bcl-2, because forced over-expression of bcl-2 in MCF7 cells cultured with TGZ and ATRA blocks their cell death. TGZ significantly inhibits MCF7 tumor growth in triple immunodeficient mice. Combined administration of TGZ and ATRA causes prominent apoptosis and fibrosis of these tumors without toxic effects on the mice. Taken together, this combination may provide a novel, nontoxic and selective therapy for human breast cancers.

The development and progression of thyroid tumors is signaled by phenotype-specific mutations of genes involved in growth control. Molecular events associated with undifferentiated thyroid cancer are not known. We examined normal, benign, and malignant thyroid tissue for structural abnormalities of the p53 tumor suppressor gene. Mutations were detected by single-strand conformation polymorphisms of PCR-amplified DNA, using primers bracketing the known hot spots on either exons 5, 6, 7, or 8. The prevalence of mutations was as follows: normal thyroid 0/6; follicular adenomas 0/31; papillary carcinomas 0/37; medullary carcinomas 0/2; follicular carcinomas 1/11; anaplastic carcinomas 5/6; thyroid carcinoma cell lines 3/4. Positive cases were confirmed by direct sequencing of the PCR products. All five anaplastic carcinoma tissues and the anaplastic carcinoma cell line ARO had G:C to A:T transitions leading to an Arg to His substitution at codon 273. In both tumors and cell lines, examples of heterozygous and homozygous p53 mutations were identified. The only thyroid carcinoma cell line in which p53 mutations were not detected in exons 5-8 had markedly decreased p53 mRNA levels, suggesting the presence of a structural abnormality of either p53 itself or of some factor controlling its expression. The presence of p53 mutations almost exclusively in poorly differentiated thyroid tumors and thyroid cancer cell lines suggests that inactivation of p53 may confer these neoplasms with aggressive properties, and further loss of differentiated function.

The Per1 gene is a core clock factor that plays an essential role in generating circadian rhythms. Recent data reveal that major biological pathways, including those critical to cell division, are under circadian control. We report here that Per1 provides an important link between the circadian system and the cell cycle system. Overexpression of Per1 sensitized human cancer cells to DNA damage-induced apoptosis; in contrast, inhibition of Per1 in similarly treated cells blunted apoptosis. The apoptotic phenotype was associated with altered expression of key cell cycle regulators. In addition, Per1 interacted with the checkpoint proteins ATM and Chk2. Ectopic expression of Per1 in human cancer cell lines led to significant growth reduction. Finally, Per1 levels were reduced in human cancer patient samples. Our results highlight the importance of circadian regulation to fundamental cellular functions and support the hypothesis that disruption of core clock genes may lead to cancer development.

De-Chen Lin, Ming-Rong Wang and colleagues report exome sequencing, RNA sequencing, and copy number analyses of esophageal squamous cell carcinoma. They identified recurrent mutations in FAT1, FAT2, ZNF750, EP300 and KMT2D. Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is prevalent worldwide and particularly common in certain regions of Asia. Here we report the whole-exome or targeted deep sequencing of 139 paired ESCC cases, and analysis of somatic copy number variations (SCNV) of over 180 ESCCs. We identified previously uncharacterized mutated genes such as FAT1, FAT2, ZNF750 and KMT2D, in addition to those already known (TP53, PIK3CA and NOTCH1). Further SCNV evaluation, immunohistochemistry and biological analysis suggested their functional relevance in ESCC. Notably, RTK-MAPK-PI3K pathways, cell cycle and epigenetic regulation are frequently dysregulated by multiple molecular mechanisms in this cancer. Our approaches also uncovered many druggable candidates, and XPO1 was further explored as a therapeutic target because it showed both gene mutation and protein overexpression. Our integrated study unmasks a number of novel genetic lesions in ESCC and provides an important molecular foundation for understanding esophageal tumors and developing therapeutic targets.

A permanent human cell line that maintains the granulocytic characteristics of acute myelogenous leukemia cells has been established. The cells of this line form myeloid colonies in soft gel culture in the presence of human colony-stimulating activity. The cell line may be useful for studying human acute myelogenous leukemia and the mechanism of response to colony-stimulating activity.

Neutrophils are specialized innate cells that require constant replenishment from proliferative bone marrow (BM) precursors as a result of their short half-life. Although it is established that neutrophils are derived from the granulocyte-macrophage progenitor (GMP), the differentiation pathways from GMP to functional mature neutrophils are poorly defined. Using mass cytometry (CyTOF) and cell-cycle-based analysis, we identified three neutrophil subsets within the BM: a committed proliferative neutrophil precursor (preNeu) which differentiates into non-proliferating immature neutrophils and mature neutrophils. Transcriptomic profiling and functional analysis revealed that preNeu require the C/EBPε transcription factor for their generation from the GMP, and their proliferative program is substituted by a gain of migratory and effector function as they mature. preNeus expand under microbial and tumoral stress, and immature neutrophils are recruited to the periphery of tumor-bearing mice. In summary, our study identifies specialized BM granulocytic populations that ensure supply under homeostasis and stress responses.