Abstract Background Inflammatory breast cancer (IBC) is an aggressive clinical subtype of breast cancer often diagnosed in young women. Lymph node and distant metastases are frequently detected at diagnosis of IBC, and improvements in systemic therapies are needed. For IBC that lack hormone or HER2 expression, no targeted therapies are available. Since the phosphatidyl inositol 3’ kinase (PI3K) pathway is frequently deregulated in IBC, some studies have tested the pan PI3K inhibitor Buparlisib (BKM120). Although the SUM149 IBC cell line was resistant to Buparlisib, a functional genomic screen showed that silencing of Aurora kinase A (AURKA) sensitized cells to killing by Buparlisib. In this study, we tested whether combination treatments of PI3K and AURKA inhibitors act synergistically to kill IBC cells and tumors. Methods SUM149 cells were treated with increasing doses of PI3K inhibitor Buparlisib (BKM120) and AURKA inhibitor Alisertib as monotherapies or combination therapies. Effects on target pathways, cytotoxicity, cell cycle, soft agar colony growth and cell migration were analyzed. The individual and combined treatments were also tested in a mammary orthotopic SUM149 tumor xenograft model to measure effects on tumor growth and metastasis Results The SUM149 IBC cell line treated with Buparlisib showed reduced PI3K/AKT activation but no significant skewing of cell cycle progression. Parallel studies of Alisertib treatment showed that AURKA inhibition led to a significant block in G2/M transition in SUM149 cells. In cytotoxicity assays, Buparlisib and Alisertib combination treatments were highly synergistic compared to monotherapy controls. Evidence of synergy between Buparlisib and Alisertib also extended to soft agar colony growth and wound healing motility in SUM149 cells. The combination of Buparlisib and Alisertib also reduced IBC tumor growth in mammary orthotopic xenograft assays and reduced spontaneous metastases development in lung tissue. Conclusions Although SUM149 IBC cells were relatively resistant to killing by the PI3K inhibitor Buparlisib, our study showed that co-targeting the mitotic kinase AURKA with Alisertib synergized to limit IBC cell growth and motility, as well as IBC tumor growth and metastasis.

Objective: Chronic recurrent multifocal osteomyelitis (CRMO) is an autoinflammatory bone disease that is studied using chronic multifocal osteomyelitis (CMO) mice that develop IL-1β-driven sterile inflammation. The goal of this study was to evaluate the involvement of mast cells in the CMO model and CRMO disease samples. Methods: Histologic and immunostaining of mast cells was performed in CMO and CRMO disease tissues. Genetic ablation of connective tissue mast cells was performed to study their role in CMO disease onset and severity. Immune infiltrates were analyzed using both genetic and pharmacological methods targeting mast cells. Results: Mast cell density was increased in CMO lesions compared to control mice, and genetic ablation of connective tissue mast cells led to significant protection from developing inflammatory bone lesions. Elevated mast cell degranulation and activation was observed in primary cultures of CMO mast cells, and within diseased CMO mice. Treatment of CMO mice with either a mast cell agonist (compound 48/80) or an antagonist (cromolyn) led to altered disease onset and severity. Profiling of human samples from CRMO patients revealed elevated mast cell density in bone biopsies and serum levels of Chymase compared to healthy controls. Conclusion: Together, our results implicate mast cell mediators in promoting sterile inflammation, and rationale for pursuing mast cell-targeted therapies in autoinflammatory diseases.

Despite the clinical success of dozens of genetically targeted cancer therapies, the vast majority of patients with tumors caused by loss-of-function (LoF) mutations do not have access to these treatments. This is primarily due to the challenge of developing a drug that treats a disease caused by the absence of a protein target. The success of PARP inhibitors has solidified synthetic lethality (SL) as a means to overcome this obstacle. Recent mapping of SL networks using pooled CRISPR-Cas9 screens is a promising approach for expanding this concept to treating cancers driven by additional LoF drivers. In practice, however, translating signals from cell lines, where these screens are typically conducted, to patient outcomes remains a challenge. We developed a pharmacogemic (PGx) approach called Clinically Optimized Driver Associated PGx (CODA-PGx) that accurately predicts genetically targeted therapies with clinical-stage efficacy in specific LoF driver contexts. Using approved targeted therapies and cancer drugs with available real-world evidence and molecular data from hundreds of patients, we discovered and optimized the key screening principles predictive of efficacy and overall patient survival. In addition to establishing basic technical conventions, such as drug concentration and screening kinetics, we found that replicating the driver perturbation in the right context, as well as selecting patients where those drivers are genuine founder mutations, were key to accurate translation. We used CODA-PGX to screen a diverse collection of clinical stage drugs and report dozens of novel LoF genetically targeted opportunities; many validated in xenografts and by real-world evidence. Notable examples include treating STAG2-mutant tumors with Carboplatin, SMARCB1-mutant tumors with Oxaliplatin, and TP53BP1-mutant tumors with Etoposide or Bleomycin.

Abstract Cancer immunotherapy is a potent anti-cancer therapy which uses a patients own immune system to fight their cancer. Activating the immune system is crucial in successful cancer immunotherapies, various proteins, such as the Fes non-receptor tyrosine kinase exist to limit activation and maintain homeostasis. However, in cancer settings, this serves as a barrier to successful cancer immunotherapy. Here, we demonstrate the role of Fes, abundantly expressed in macrophages, as a novel innate intracellular immune checkpoint. Fes inactivity is associated with delayed tumour onset in a dose-dependent manner, and its deletion delays tumour growth, improves survival, enhances doxorubicin therapy, and sensitizes previously resistant tumours to anti-PD-1 immune checkpoint blockade. These effects are associated with an increase in Toll-like receptor signaling in antigen presenting cells, leading to an increase in proinflammatory cytokine production and T-cell capabilities. Furthermore, we demonstrate a novel role for Fes in regulating the presentation of cytokines on macrophage cell surfaces to enhance T-cell activation. Our results highlight Fes as a novel innate immune checkpoint with potential uses as predictive biomarker to effective immune checkpoint blockade, and a potential therapeutic target for successful anti-cancer immunotherapy.

ABSTRACT Background While the Programmed Death 1/Programmed Death Ligand 1 (PD-1/PD-L1) immune checkpoint is an important mechanism of immune evasion in cancer, recent studies have shown that it can also lead to resistance to chemotherapy in cancer cells via reverse signaling. Here we describe a novel mechanism by which autophagy mediates cancer cell drug resistance induced by PD-1/PD-L1 signaling. Methods Human and mouse breast cancer cells were treated with recombinant PD-1 (rPD-1) to stimulate PD-1/PD-L1 signaling. Activation of autophagy was assessed by immunoblot analysis of microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3 (LC3)-II and Beclin 1 protein levels, two important markers of autophagy. Moreover, autophagosome formation was assessed in human breast cancer cells using green fluorescence protein (GFP)-tagged LC3. Cells were either treated with Beclin 1 or Atg7 shRNA to assess the role of autophagy on resistance to doxorubicin mediated by PD-1/PD-L1 signalling. We then investigated signaling mechanisms upstream of PD-1/PD-L1 induced autophagy by assessing phosphorylation of extracellular signal-related kinase (ERK). Results Treatment of cells with rPD-1 resulted in a time-dependent increase in LC3-II as well as Beclin 1, and an increase in autophagosome formation. Knockdown of Beclin 1 or Atg7 prevented drug resistance induced by PD-1/PD-L1 signaling. Exposure of breast cancer cells to rPD-1 resulted in increased ERK phosphorylation and inhibition of ERK activation abolished autophagy induced by PD-1/PD-L1 signaling. Conclusions These studies provide a rationale for the use of PD-1/PD-L1 immune checkpoint blockers and autophagy inhibitors as potential chemosensitizers in cancer therapy.