ABSTRACT A key attribute of some long noncoding RNAs (lncRNAs) is their ability to regulate expression of neighbouring genes in cis. However, such ‘cis-lncRNAs’ are presently defined using ad hoc criteria that, we show, are prone to false-positive predictions. The resulting lack of cis-lncRNA catalogues hinders our understanding of their extent, characteristics and mechanisms. Here, we introduce TransCistor, a framework for defining and identifying cis-lncRNAs based on enrichment of targets amongst proximal genes. TransCistor’s simple and conservative statistical models are compatible with functionally-defined target gene maps generated by existing and future technologies. Using transcriptome-wide perturbation experiments for 268 human and 134 mouse lncRNAs, we provide the first large-scale survey of cis-lncRNAs. Known cis-lncRNAs are correctly identified, including XIST, LINC00240 and UMLILO, and predictions are consistent across analysis methods, perturbation types and independent experiments. Our results indicate that cis-activity is detected in a minority of lncRNAs, primarily involving activators over repressors. Cis-lncRNAs are detected by both RNA interference and antisense oligonucleotide perturbations. Mechanistically, cis-lncRNA transcripts are observed to physically associate with their target-genes, and are weakly enriched with enhancer-elements. In summary, TransCistor establishes a quantitative foundation for cis-lncRNAs, opening a path to elucidating their molecular mechanisms and biological significance.

Abstract MicroRNAs (miRNAs) constitute fine tuners of gene expression and are implicated in a variety of diseases spanning from inflammation to cancer. miRNA expression is deregulated in rheumatoid arthritis (RA), however, their specific role in key arthritogenic cells such as the synovial fibroblast (SF) remains elusive. We have shown in the past that the expression of the miR-221/222 cluster is upregulated in RA SFs. Here, we demonstrate that miR-221/222 activation is downstream of major inflammatory cytokines, such as TNF and IL-1β, which promote miR-221/222 expression independently. miR-221/222 expression in SFs from the huTNFtg mouse model of arthritis correlates with disease progression. Targeted transgenic overexpression of miR-221/222 in SFs of the huTNFtg mouse model led to further expansion of synovial fibroblasts and disease exacerbation. miR-221/222 overexpression altered the transcriptional profile of SFs igniting pathways involved in cell cycle progression and ECM regulation. Validated targets of miR-221/222 included p27 and p57 cell cycle inhibitors, as well as Smarca1 (a chromatin remodeling component). In contrast, complete genetic ablation of miR-221/222 in arthritic mice led to decreased proliferation of fibroblasts, reduced synovial expansion and attenuated disease. scATAC-seq data analysis revealed increased miR-221/222 gene activity in the pathogenic and activated clusters of the intermediate and lining compartment. Taken together, our results establish an SF-specific pathogenic role of the miR-221/222 cluster in arthritis and suggest that its therapeutic targeting in specific subpopulations should inform the design of novel fibroblast-targeted therapies for human disease.

Abstract Long noncoding RNAs (lncRNAs) are widely dysregulated in cancer, yet their functional roles in cellular disease hallmarks remain unclear. Here we employ pooled CRISPR deletion to perturb all 831 lncRNAs in KRAS-mutant non-small cell lung cancer (NSCLC), and measure their contribution to proliferation, chemoresistance and migration across two cell backgrounds. Integrative analysis of this data outperforms conventional “dropout” screens in identifying cancer genes, while prioritising disease-relevant lncRNAs with pleiotropic and background-independent roles. Altogether 60 high-confidence oncogenic lncRNAs are active in NSCLC, the majority identified here for the first time, and which tend to be amplified and overexpressed in tumours. A follow-up antisense oligonucleotide (ASO) screen shortlisted two candidates, Cancer Hallmarks in Lung LncRNA (CHiLL 1&2), whose knockdown consistently suppressed cancer hallmarks in a variety of 2D and 3D tumour models. Molecular phenotyping reveals that CHiLL 1&2 control cellular-level phenotypes via distinct transcriptional networks converging on common oncogenic pathways. In summary, this work reveals a multi-dimensional functional lncRNA landscape underlying NSCLC that contains potential therapeutic vulnerabilities.

ABSTRACT Synovial Fibroblasts (SFs) are key pathogenic drivers in arthritis and their in vivo activation by TNF is sufficient to orchestrate full arthritic pathogenesis in animal models. TNF blockade has been efficacious for a large percentage of Rheumatoid Arthritis (RA) patients, although characterized by a plethora of side effects. Novel therapeutic discoveries remain however challenging, especially in optimizing drug safety, side effects, longer-term responses, costs and administration routes. Aiming to find new potent therapeutics, we applied the L1000CDS 2 search engine, in order to identify compounds that could potentially reverse the pathogenic expression signature of arthritogenic SFs, derived from the human TNF transgenic mouse model ( hTNFtg ). We identified a neuroleptic drug, namely Amisulpride, which was validated to reduce SFs’ inflammatory potential while decreasing the clinical score of hTNFtg polyarthritis. Notably, we found that Amisulpride did not exert its biological activities through its known targets Dopamine receptors 2 and 3 and Serotonin Receptor 7, nor through TNF-TNFRI binding inhibition. By applying a click chemistry approach, novel potential targets of Amisulpride were identified, which were further validated to repress hTNFtg SFs’ inflammatory potential in vitro ( Ascc3 and Sec62 ), while phosphoproteomics analysis revealed important fibroblast activation pathways, such as adhesion, to be altered upon treatment. Our data support that Amisulpride could provide an additive beneficial effect to patients suffering from RA and comorbid dysthymia, as it may reduce SFs pathogenicity in parallel with its anti-depressive activity. Importantly, Amisulpride may also serve as a “lead” compound for the development of novel, more potent therapeutics against chronic inflammatory diseases.

Abstract The pronounced intra-patient variability in multifocal primary prostate cancer (PCa) has curtailed the efficacy of current treatment options. Patient-derived organoids (PDOs) have emerged as a pivotal model for functional testing due to their capability to retain the histopathological and molecular characteristics of parental tissues, allowing timely acquisition of drug response outcomes. In our study, employing twin biopsies from multiple lesions with matched PDO models in vitro , we investigated the molecular heterogeneity of PCa, and how it is linked to in vitro PDO pharmacological heterogeneity. Our functional testing approach leverages PDOs to screen standard-of-care treatment and FDA-approved compounds for other malignancies, aiming to repurpose their use in PCa and explore alternatives to androgen deprivation therapy. By integrating gene expression data from parental tissue with drug response results from PDOs, we have established a transcriptomics-based drug prediction models. The machine learning-based prediction model can predict the experimental PDO response to a specific drug, for the majority of screened drugs. This study offers a preclinical approach to potentially procure drug prediction outcomes and validate them in PDO models, as a prior step to clinical trial investigations or for selection of targeted therapeutic options.

Long non-coding RNAs (lncRNAs) represent an emerging class of genes which play significant and diverse roles in human cancers. Nevertheless, the functional repertoires of lncRNAs in cancer cell subtypes remains unknown since most studies are focused on protein coding genes. Here, we explored the contribution of lncRNAs in Colorectal Cancer (CRC) heterogeneity. We analyzed 49436 single-cells from 29 CRC patients and showed that lncRNAs are significantly more cell type specific compared to protein-coding genes. We identified 996 lncRNAs strongly enriched in epithelial cells. Among these, 98 were found to be differentially expressed in tumor samples compared to normal controls, when integrating 270 bulk CRC profiles. We validated the upregulation of two of them (CASC19 and LINC00460) in CRC cell lines and showed their involvement in CRC proliferation by CRISPR-Cas9 knock down experiments. This study highlights a list of novel RNA targets for potential CRC therapeutics, substantiated through experimental validation.

miRNAs constitute fine-tuners of gene expression and are implicated in a variety of diseases spanning from inflammation to cancer. miRNA expression is deregulated in rheumatoid arthritis (RA); however, their specific role in key arthritogenic cells such as the synovial fibroblast (SF) remains elusive. Previous studies have shown that Mir221/222 expression is upregulated in RA SFs. Here, we demonstrate that TNF and IL-1β but not IFN-γ activated Mir221 /222 gene expression in murine SFs. SF-specific overexpression of Mir221/222 in huTNFtg mice led to further expansion of SFs and disease exacerbation, while its total ablation led to reduced SF expansion and attenuated disease. Mir221/222 overexpression altered the SF transcriptional profile igniting pathways involved in cell cycle and ECM (extracellular matrix) regulation. Validation of targets of Mir221/222 revealed cell cycle inhibitors Cdkn1b and Cdkn1c , as well as the epigenetic regulator Smarca1 . Single-cell ATAC-seq data analysis revealed increased Mir221 /222 gene activity in pathogenic SF subclusters and transcriptional regulation by Rela , Relb , Junb , Bach1 , and Nfe2l2 . Our results establish an SF-specific pathogenic role of Mir221/222 in arthritis and suggest that its therapeutic targeting in specific subpopulations could lead to novel fibroblast-targeted therapies.