Abstract In the last years, several efforts have been made to classify colorectal cancer (CRC) into well-defined molecular subgroups, representing the intrinsic inter-patient heterogeneity, known as Consensus Molecular Subtypes (CMSs). In this work, we performed a meta-analysis of 1700 CRC patients stratified into four CMSs. We identified a negative correlation between a high level of anaplastic lymphoma kinase (ALK) expression and relapse-free survival, exclusively in CMS1 subtype. Stemming from this observation, we tested several CMSs in vitro models with crizotinib (CZB) or alectinib (ALC), potent ALK inhibitors, already approved for clinical use. ALK interception strongly inhibits cell proliferation already at nanomolar doses, specifically in CMS1 cell lines, while no effect was found in CMS2/3/4 groups. Furthermore, in vivo imaging identified a role for ALK in the dynamic formation of 3D spheroids, which was impaired by the pharmacological inhibition of ALK. Consistently, CZB was responsible for the dampened activation of ALK along with the downstream AKT cascade. Mechanistically, we found a specific pro-apoptotic effect of ALK inhibition in CMS1 cell lines, both in 2D and 3D. Confocal analysis suggests that inhibition in CMS1 cells enhances cell-cell adhesion when growing in 3D. In agreement with our findings, an ALK signature encompassing 65 genes statistically associated with worse relapse-free survival in CMS1 subtype. Finally, the efficacy of ALK inhibition treatment was demonstrated in patient-derived organoids. Collectively, our findings suggest that ALK inhibition may represent an attractive therapy for CRC, and CMS classification may provide a useful tool to identify patients who could benefit from this treatment. These findings offer rationale and pharmacological strategies for the treatment of CMS1 CRC.

Abstract The utilization of PD1 and CTLA4 inhibitors has revolutionized the treatment of malignant melanoma (MM). However, resistance to targeted and immune-checkpoint-based therapies still poses a significant problem. Here we mine large scale MM proteogenomic data integrating it with MM cell line dependency screen, and drug sensitivity data to identify druggable targets and forecast treatment efficacy and resistance. Leveraging protein profiles from established MM subtypes and molecular structures of 82 cancer treatment drugs, we identified nine candidate hub proteins, mTOR, FYN, PIK3CB, EGFR, MAPK3, MAP4K1, MAP2K1, SRC and AKT1, across five distinct MM subtypes. These proteins serve as potential drug targets applicable to one or multiple MM subtypes. By analyzing transcriptomic data from 48 publicly accessible melanoma cell lines sourced from Achilles and CRISPR dependency screens, we forecasted 162 potentially targetable genes. We also identified genetic resistance in 260 genes across at least one melanoma subtype. In addition, we employed publicly available compound sensitivity data (Cancer Therapeutics Response Portal, CTRPv2) on the cell lines to assess the correlation of compound effectiveness within each subtype. We have identified 20 compounds exhibiting potential drug impact in at least one melanoma subtype. Remarkably, employing this unbiased approach, we have uncovered compounds targeting ferroptosis, that demonstrate a striking 30x fold difference in sensitivity among different subtypes. This implies that the proteogenomic classification of melanoma has the potential to predict sensitivity to ferroptosis compounds. Our results suggest innovative and novel therapeutic strategies by stratifying melanoma samples through proteomic profiling, offering a spectrum of novel therapeutic interventions and prospects for combination therapy. Highlights (1) Proteogenomic subtype classification can define the landscape of genetic dependencies in melanoma (2) Nine proteins from molecular subtypes were identified as potential drug targets for specified MM patients (3) 20 compounds identified that show potential effectiveness in at least one melanoma subtype (4) Proteogenomics can predict specific ferroptosis inducers, HDAC, and RTK Inhibitor sensitivity in melanoma subtypes Graphical abstract

The glucocorticoid receptor directly regulates thousands of genes across the human genome in a cell-type specific manner, governing various aspects of homeostasis. The influence of the glucocorticoid receptor is also seen in various pathologies, including cancer, where it has been linked to tumorigenesis, metastasis, apoptosis resistance, and therapy bypass. Nonetheless, the direct genetic and molecular underpinnings of glucocorticoid action in cancer remain elusive. Here, we dissected the glucocorticoid receptor signalling axis and uncovered the mechanism of glucocorticoid-mediated cancer cell dormancy. Upon glucocorticoid receptor activation cancer cells undergo quiescence, subserved by cell cycle arrest through CDKN1C and reprogramming of signalling orchestrated via FOXO1 / IRS2 . Strikingly, co-expression of these three genes, directly regulated by glucocorticoid-induced chromatin looping, correlates with a benign molecular phenotype across human cancers, whereas triple loss is associated with increased expression of proliferation/aggressiveness markers. Finally, we show that the glucocorticoid receptor signalling axis is inactivated by alterations of either the chromatin remodelling complex or TP53 in vitro and in vivo . Our results indicate that the activation of the glucocorticoid receptor leads to cancer cell dormancy, which has several implications in terms of glucocorticoid use in cancer therapy.

Gene copy number changes, cancer stem cell (CSC) increases, and platinum chemotherapy resistance contribute to poor prognosis in patients with recurrent high grade serous ovarian cancer (HGSOC). CSC phenotypes involving Wnt-b-catenin and aldehyde dehydrogenase activities, platinum resistance, and tumor initiating frequency are here associated with spontaneous genetic gains, including genes encoding KRAS, MYC and FAK, in a new murine model of ovarian cancer (KMF). Noncanonical FAK signaling was sufficient to sustain human and KMF tumorsphere proliferation, CSC survival, and platinum resistance. Increased FAK tyrosine phosphorylation occurred in HGSOC patient tumors surviving neo-adjuvant platinum and paclitaxel chemotherapy and platinum resistant tumorspheres acquired FAK dependence for growth. Importantly, combining a pharmacologic FAK inhibitor with platinum overcame chemoresistance and triggered apoptosis in vitro and in vivo. Knockout, rescue, genomic and transcriptomic analyses collectively identified more than 400 genes regulated along a FAK/b-catenin/Myc axis impacting stemness and DNA repair in HGSOC, with 66 genes gained in a majority of Cancer Genome Atlas samples. Together, these results support combinatorial testing of FAK inhibitors for the treatment of recurrent ovarian cancer.

Topoisomerase II poisons are one of the most common class of chemotherapeutics used in cancer. We show that glioblastoma (GBM), the most malignant of all primary brain tumors in adults is responsive to TOP2 poisons. To identify genes that confer susceptibility to this drug in gliomas, we performed a genome-scale CRISPR knockout screen with etoposide. Genes involved in protein synthesis and DNA damage were implicated in etoposide susceptibility. To define potential biomarkers for TOP2 poisons, CRISPR hits were overlapped with genes whose expression correlates with susceptibility to this drug across glioma cell lines, revealing ribosomal protein subunit RPS11, 16, 18 as putative biomarkers for response to TOP2 poisons. Loss of RPS11 impaired the induction of pro-apoptotic gene APAF1 following etoposide treatment, and led to resistance to this drug and doxorubicin. The expression of these ribosomal subunits was also associated with susceptibility to TOP2 poisons across cell lines from multiple cancers.

Purpose: Epigenetic regulating proteins like histone methyltransferases produce variations in several functions, some of them associated with the generation of oncogenic processes. Mutations of genes involved in these functions have been recently associated with cancer, and strategies to modulate their activity are currently in clinical development. Methods: By using data extracted from the METABRIC study, we searched for mutated genes linked with detrimental outcome in invasive breast carcinoma (n = 772). Then, we used downstream signatures for each mutated gene to associate that signature with clinical prognosis using the online tool “Genotype-2-Outcome” (http://www.g-2-o.com). Next, we performed functional annotation analyses to classify genes by functions, and focused on those associated with the epigenetic machinery. Results: We identified KMT2D, SETD1A and SETD2, included in the lysine methyltransferase activity function, as linked with poor prognosis in invasive breast cancer. KMT2D, which codes for a histone methyltransferase that acts as a transcriptional regulator, was mutated in 6% of triple negative breast tumors and found to be linked to poor survival. Genes regulated by KMT2D included RAC3, KRT23, or KRT14, among others, which are involved in cell communication and signal transduction. Finally, low expression of KMT2D at the transcriptomic level, which mirror what happens when KMT2D is mutated and functionally inactive, confirmed its prognostic value. Conclusion: In the present work, we describe epigenetic modulating genes which are found to be mutated in breast cancer. We identify the histone methyltransferase KMT2D, which is mutated in 6% of triple negative tumors and linked with poor survival.