As high‐throughput techniques including proteomics become more accessible to individual laboratories, there is an urgent need for a user‐friendly bioinformatics analysis system. Here, we describe FunRich, an open access, standalone functional enrichment and network analysis tool. FunRich is designed to be used by biologists with minimal or no support from computational and database experts. Using FunRich, users can perform functional enrichment analysis on background databases that are integrated from heterogeneous genomic and proteomic resources (>1.5 million annotations). Besides default human specific FunRich database, users can download data from the UniProt database, which currently supports 20 different taxonomies against which enrichment analysis can be performed. Moreover, the users can build their own custom databases and perform the enrichment analysis irrespective of organism. In addition to proteomics datasets, the custom database allows for the tool to be used for genomics, lipidomics and metabolomics datasets. Thus, FunRich allows for complete database customization and thereby permits for the tool to be exploited as a skeleton for enrichment analysis irrespective of the data type or organism used. FunRich ( http://www.funrich.org ) is user‐friendly and provides graphical representation (Venn, pie charts, bar graphs, column, heatmap and doughnuts) of the data with customizable font, scale and color (publication quality).

Abstract The contribution of whole-genome doubling to chromosomal instability (CIN) and tumor evolution is unclear. We use long-term culture of isogenic tetraploid cells from a stable diploid colon cancer progenitor to investigate how a genome-doubling event affects genome stability over time. Rare cells that survive genome doubling demonstrate increased tolerance to chromosome aberrations. Tetraploid cells do not exhibit increased frequencies of structural or numerical CIN per chromosome. However, the tolerant phenotype in tetraploid cells, coupled with a doubling of chromosome aberrations per cell, allows chromosome abnormalities to evolve specifically in tetraploids, recapitulating chromosomal changes in genomically complex colorectal tumors. Finally, a genome-doubling event is independently predictive of poor relapse-free survival in early-stage disease in two independent cohorts in multivariate analyses [discovery data: hazard ratio (HR), 4.70, 95% confidence interval (CI), 1.04–21.37; validation data: HR, 1.59, 95% CI, 1.05–2.42]. These data highlight an important role for the tolerance of genome doubling in driving cancer genome evolution. Significance: Our work sheds light on the importance of whole-genome–doubling events in colorectal cancer evolution. We show that tetraploid cells undergo rapid genomic changes and recapitulate the genetic alterations seen in chromosomally unstable tumors. Furthermore, we demonstrate that a genome-doubling event is prognostic of poor relapse-free survival in this disease type. Cancer Discov; 4(2); 175–85. ©2014 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 131

Human colorectal cancer cell lines are used widely to investigate tumor biology, experimental therapy, and biomarkers. However, to what extent these established cell lines represent and maintain the genetic diversity of primary cancers is uncertain. In this study, we profiled 70 colorectal cancer cell lines for mutations and DNA copy number by whole-exome sequencing and SNP microarray analyses, respectively. Gene expression was defined using RNA-Seq. Cell line data were compared with those published for primary colorectal cancers in The Cancer Genome Atlas. Notably, we found that exome mutation and DNA copy-number spectra in colorectal cancer cell lines closely resembled those seen in primary colorectal tumors. Similarities included the presence of two hypermutation phenotypes, as defined by signatures for defective DNA mismatch repair and DNA polymerase ε proofreading deficiency, along with concordant mutation profiles in the broadly altered WNT, MAPK, PI3K, TGFβ, and p53 pathways. Furthermore, we documented mutations enriched in genes involved in chromatin remodeling (ARID1A, CHD6, and SRCAP) and histone methylation or acetylation (ASH1L, EP300, EP400, MLL2, MLL3, PRDM2, and TRRAP). Chromosomal instability was prevalent in nonhypermutated cases, with similar patterns of chromosomal gains and losses. Although paired cell lines derived from the same tumor exhibited considerable mutation and DNA copy-number differences, in silico simulations suggest that these differences mainly reflected a preexisting heterogeneity in the tumor cells. In conclusion, our results establish that human colorectal cancer lines are representative of the main subtypes of primary tumors at the genomic level, further validating their utility as tools to investigate colorectal cancer biology and drug responses.

Activation of the canonical TGF-β signaling pathway provides growth inhibitory signals in the normal intestinal epithelium. Colorectal cancers (CRCs) frequently harbor somatic mutations in the pathway members TGFBR2 and SMAD4, but to what extent mutations in SMAD2 or SMAD3 contribute to tumorigenesis is unclear. A cohort of 744 primary CRCs and 36 CRC cell lines were sequenced for SMAD4, SMAD2, and SMAD3 and analyzed for allelic loss by single-nucleotide polymorphism (SNP) microarray analysis. Mutation spectra were compared between the genes, the pathogenicity of mutations was assessed, and relationships with clinicopathologic features were examined. The prevalence of SMAD4, SMAD2, and SMAD3 mutations in sporadic CRCs was 8.6% (64 of 744), 3.4% (25 of 744), and 4.3% (32 of 744), respectively. A significant overrepresentation of two genetic hits was detected for SMAD4 and SMAD3, consistent with these genes acting as tumor suppressors. SMAD4 mutations were associated with mucinous histology. The mutation spectra of SMAD2 and SMAD3 were highly similar to that of SMAD4, both in mutation type and location within the encoded proteins. In silico analyses suggested the majority of the mutations were pathogenic, with most missense changes predicted to reduce protein stability or hinder SMAD complex formation. The latter altered interface residues or disrupted the phosphorylation-regulated Ser-Ser-X-Ser motifs within SMAD2 and SMAD3. Functional analyses of selected mutations showed reductions in SMAD3 transcriptional activity and SMAD2-SMAD4 complex formation. Joint biallelic hits in SMAD2 and SMAD3 were overrepresented and mutually exclusive to SMAD4 mutation, underlining the critical roles of these three proteins within the TGF-β signaling pathway.

Abstract Background Prevalence of colorectal cancer (CRC) in the British Bangladeshi population (BAN) is low compared to British Caucasians (CAU). Genetic background may influence mutations and disease features. Methods We characterized the clinicopathological features of BAN CRCs and interrogated their genomes using mutation profiling and high-density single nucleotide polymorphism (SNP) arrays and compared findings to CAU CRCs. Results Age of onset of BAN CRC was significantly lower than for CAU patients (p=3.0 x 10 -5 ) and this difference was not due to Lynch syndrome or the polyposis syndromes. KRAS mutations in BAN microsatellite stable (MSS) CRCs were comparatively rare (5.4%) compared to CAU MSS CRCs (25%; p=0.04), which correlates with the high percentage of mucinous histotype observed (31%) in the BAN samples. No BRAF mutations was seen in our BAN MSS CRCs (CAU CRCs, 12%; p=0.08). Array data revealed similar patterns of gains (chromosome 7 and 8q), losses (8p, 17p and 18q) and LOH (4q, 17p and 18q) in BAN and CAU CRCs. A small deletion on chromosome 16p13.2 involving the alternative splicing factor RBFOX1 only was found in significantly more BAN (50%) than CAU CRCs (15%) cases (p=0.04). Focal deletions targeting the 5’ end of the gene were also identified. Novel RBFOX1 mutations were found in CRC cell lines and tumours; mRNA and protein expression was reduced in tumours. Conclusions KRAS mutations were rare in BAN MSS CRC and a mucinous histotype common. Loss of RBFOX1 may explain the anomalous splicing activity associated with CRC.

Abstract Background Ets homologous factor (EHF) is a member of the epithelial-specific Ets (ESE) transcription factors. EHF is specifically expressed in epithelial tissues, however its role in development and epithelial homeostasis is largely uncharacterized. Methods We generated a novel mouse strain in which the Ets DNA binding domain (exon 8) of Ehf was flanked by loxP sites ( Ehf Lox/Lox ). To inactivate Ehf in the whole body, Ehf Lox/Lox mice were crossed to CMV Cre mice, which were then bred out to generate germline Ehf null ( Ehf −/− ) mice. To inactivate Ehf specifically in the intestinal epithelium, Ehf Lox/Lox mice were bred to tamoxifen-inducible Villin Cre-ERT2 mice. Ehf Lox/Lox mice were also crossed to tamoxifen-inducible Cdx2 CreERT2 ; Apc Lox/+ mice to determine the impact of Ehf deletion on Apc-initiated colon cancer development. Results Transcripts encoding the Ets binding domain of EHF were effectively deleted in all tissues in Ehf −/− mice. Ehf −/− mice were born at the expected Mendelian ratio, but showed reduced body weight gain and developed a series of pathologies during their lifespan that led the majority of Ehf −/− mice to reach an ethical endpoint within one year of age. Most prominent of these were the development of papillomas in the chin, and abscesses in the preputial glands (males) or vulvae (females) which showed evidence of Staphylococcus and Proteus infection. Consistent with the development of papillomas, the epidermis of Ehf −/− mice showed evidence of mild hyperplasia. A subset of Ehf −/− mice also developed cataracts and corneal ulcers. EHF is highly expressed in the colonic epithelium and Ehf −/− mice displayed increased susceptibility to dextran sodium sulphate-induced colitis. This phenotype was confirmed in intestinal-specific Ehf knockout mice, and histopathological analyses revealed reduced numbers of goblet cells and extensive transcriptional reprogramming in the colonic epithelium. Finally, colon-specific deletion of Ehf enhanced Apc -initiated adenoma development, unveiling a novel, tumour suppressive role for EHF in colorectal cancer. Conclusion The Ets DNA-binding domain of EHF is essential for post-natal homeostasis of the epidermis and colonic epithelium, and functions as a tumour suppressor in the colon.

Abstract Adenomatous Polyposis Coli ( APC ) is a tumour suppressor that is frequently lost in colorectal and other cancers. A common mechanism for APC loss includes heterozygous APC deletion. Here, we show that SRP19 , is located near APC and is often co-deleted in these tumours. Heterozygous APC/SRP19 loss leads to lower levels of SRP19 mRNA and protein. Consequently, cells with APC/SRP19 loss are vulnerable to partial suppression of SRP19 . We show that SRP19 loss is a unique vulnerability since SRP19 is rate limiting for the formation of the Signal Recognition Particle (SRP), a complex that mediates translocation of proteins to the ER. Consistent with these observations, partial SRP19 knock-down or low dose Arsenic Trioxide treatment induces ER stress and inhibits proliferation in APC/SRP19 loss cancers. Our work identifies a new strategy to treat cancers with APC/SRP19 heterozygous deletions and provides a framework for identifying vulnerabilities associated with loss of a tumour suppressor.

Drug sensitivity testing of patient-derived tumor organoids (PDTOs) is a promising tool for personalizing cancer treatment. Here, we present a protocol for generation of and high-throughput drug testing with PDTOs. We describe detailed steps for PDTO establishment from colorectal cancer tissues, preparation of PDTOs for high-throughput drug testing, and quantification of drug testing results using image analysis. This protocol provides a standardized workflow for PDTO testing of standard-of-care therapies, along with exploring the activity of new agents, for translational research. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Tan et al.1