Abstract Immune checkpoint blockade, exemplified by antibodies targeting the PD-1 receptor, can induce durable tumor regressions in some patients. To enhance the efficacy of existing immunotherapies, we screened for small molecules capable of increasing the activity of T cells suppressed by PD-1. Here, we show that short-term exposure to small-molecule inhibitors of cyclin-dependent kinases 4 and 6 (CDK4/6) significantly enhances T-cell activation, contributing to antitumor effects in vivo, due in part to the derepression of NFAT family proteins and their target genes, critical regulators of T-cell function. Although CDK4/6 inhibitors decrease T-cell proliferation, they increase tumor infiltration and activation of effector T cells. Moreover, CDK4/6 inhibition augments the response to PD-1 blockade in a novel ex vivo organotypic tumor spheroid culture system and in multiple in vivo murine syngeneic models, thereby providing a rationale for combining CDK4/6 inhibitors and immunotherapies. Significance: Our results define previously unrecognized immunomodulatory functions of CDK4/6 and suggest that combining CDK4/6 inhibitors with immune checkpoint blockade may increase treatment efficacy in patients. Furthermore, our study highlights the critical importance of identifying complementary strategies to improve the efficacy of immunotherapy for patients with cancer. Cancer Discov; 8(2); 216–33. ©2017 AACR. See related commentary by Balko and Sosman, p. 143. See related article by Jenkins et al., p. 196. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 127

Abstract STK11/LKB1 is among the most commonly inactivated tumor suppressors in non–small cell lung cancer (NSCLC), especially in tumors harboring KRAS mutations. Many oncogenes promote immune escape, undermining the effectiveness of immunotherapies, but it is unclear whether the inactivation of tumor suppressor genes, such as STK11/LKB1, exerts similar effects. In this study, we investigated the consequences of STK11/LKB1 loss on the immune microenvironment in a mouse model of KRAS-driven NSCLC. Genetic ablation of STK11/LKB1 resulted in accumulation of neutrophils with T-cell–suppressive effects, along with a corresponding increase in the expression of T-cell exhaustion markers and tumor-promoting cytokines. The number of tumor-infiltrating lymphocytes was also reduced in LKB1-deficient mouse and human tumors. Furthermore, STK11/LKB1–inactivating mutations were associated with reduced expression of PD-1 ligand PD-L1 in mouse and patient tumors as well as in tumor-derived cell lines. Consistent with these results, PD-1–targeting antibodies were ineffective against Lkb1-deficient tumors. In contrast, treating Lkb1-deficient mice with an IL6-neutralizing antibody or a neutrophil-depleting antibody yielded therapeutic benefits associated with reduced neutrophil accumulation and proinflammatory cytokine expression. Our findings illustrate how tumor suppressor mutations can modulate the immune milieu of the tumor microenvironment, and they offer specific implications for addressing STK11/LKB1–mutated tumors with PD-1–targeting antibody therapies. Cancer Res; 76(5); 999–1008. ©2016 AACR.

Targeted therapies have demonstrated efficacy against specific subsets of molecularly defined cancers. Although most patients with lung cancer are stratified according to a single oncogenic driver, cancers harbouring identical activating genetic mutations show large variations in their responses to the same targeted therapy. The biology underlying this heterogeneity is not well understood, and the impact of co-existing genetic mutations, especially the loss of tumour suppressors, has not been fully explored. Here we use genetically engineered mouse models to conduct a 'co-clinical' trial that mirrors an ongoing human clinical trial in patients with KRAS-mutant lung cancers. This trial aims to determine if the MEK inhibitor selumetinib (AZD6244) increases the efficacy of docetaxel, a standard of care chemotherapy. Our studies demonstrate that concomitant loss of either p53 (also known as Tp53) or Lkb1 (also known as Stk11), two clinically relevant tumour suppressors, markedly impaired the response of Kras-mutant cancers to docetaxel monotherapy. We observed that the addition of selumetinib provided substantial benefit for mice with lung cancer caused by Kras and Kras and p53 mutations, but mice with Kras and Lkb1 mutations had primary resistance to this combination therapy. Pharmacodynamic studies, including positron-emission tomography (PET) and computed tomography (CT), identified biological markers in mice and patients that provide a rationale for the differential efficacy of these therapies in the different genotypes. These co-clinical results identify predictive genetic biomarkers that should be validated by interrogating samples from patients enrolled on the concurrent clinical trial. These studies also highlight the rationale for synchronous co-clinical trials, not only to anticipate the results of ongoing human clinical trials, but also to generate clinically relevant hypotheses that can inform the analysis and design of human studies.

Small cell lung cancer (SCLC) is an aggressive disease with high mortality, and the identification of effective pharmacological strategies to target SCLC biology represents an urgent need. Using a high-throughput cellular screen of a diverse chemical library, we observe that SCLC is sensitive to transcription-targeting drugs, in particular to THZ1, a recently identified covalent inhibitor of cyclin-dependent kinase 7. We find that expression of super-enhancer-associated transcription factor genes, including MYC family proto-oncogenes and neuroendocrine lineage-specific factors, is highly vulnerability to THZ1 treatment. We propose that downregulation of these transcription factors contributes, in part, to SCLC sensitivity to transcriptional inhibitors and that THZ1 represents a prototype drug for tailored SCLC therapy.

Abstract Protein synthesis enables cell growth and survival, but the molecular mechanisms through which T cells suppress or maintain protein translation in the stress of solid tumors are unknown. Using mouse models and human tumors we demonstrate that protein translation in T cells is repressed by the solid tumor microenvironment (TME) due to activation of the unfolded protein response (UPR) via phosphorylation of the α subunit of eukaryotic translation initiation factor 2 (p-eIF2α). Given that acute glucose deprivation in T cells exacerbated p-eIF2α, we show that metabolic reprogramming toward glycolytic independence allays the UPR and p-eIF2α, enabling sustained protein translation in T cells in TME stress. UPR mitigation was associated with enhanced degradation of proteins in antitumor T cells, as proteasome inhibition resulted in eIF2α phosphorylation, attenuation of translation, and loss of antitumor efficacy. In contrast, proteasome stimulation relieved translation inhibition, inducing robust T cell tumor control, offering a new therapeutic avenue to fuel the efficacy of tumor immunotherapy.

Background Both Sophora flavescens (SF) and Astragalus mongholicus (AM) are known for their anti-inflammatory, antifibrotic, and anticancer activities. However, the efficacy, multi-target mechanisms, and therapeutic substances of SF-AM herb pair on the progression of hepatitis-cirrhosis-hepatocellular carcinoma hepatocellular carcinoma (HCC) remain unclear. Purpose To investigate the efficacy, mechanisms, and potential therapeutic substances of SF-AM herb pair in the progression of hepatitis-cirrhosis-HCC. Methods Firstly, diethylnitrosamine was used to establish the hepatitis-cirrhosis-HCC model. HE staining and non-targeted metabolomics were used to evaluate the efficacy of SF-AM herb pair. Subsequently, the absorbed components of SF-AM herb pair in the plasma of rats were determined through HPLC-Q-TOF-MS/MS analysis. Flow cytometry, Western blot, and qRT-PCR were then employed to assess CD4 + and CD8 + T lymphocytes, PI3K/Akt signaling pathway-related proteins, and their corresponding mRNAs. Simultaneously, the efficacy and mechanism of SF-AM herb pair on HCC were confirmed by in vitro experiments. Finally, Pearson correlation analysis was performed between pharmacodynamic indicators and in vivo components to identify the potential therapeutic substances of SF-AM herb pair. Results SF-AM herb pair can alleviate the pathological damage and reverse metabolic abnormalities in hepatitis, cirrhosis, and HCC rats, particularly during the hepatitis and cirrhosis stages. Pharmacological researches have demonstrated that SF-AM herb pair can increase the proportion of CD8 + T lymphocytes, inhibit the expression of PI3K, Akt, p-Akt, NF-κB p65, NF-κB pp65, and Bcl-2, as well as increase the expression of IκBα, Bax, and cleaved caspase-3. These findings suggest that SF-AM herb pair has the ability to enhance immunity, anti-inflammation and promote apoptosis. Cell experiments have shown that SF-AM herb pair can inhibit the proliferation of HepG2 cell and regulate the PI3K/Akt signaling pathway. Moreover, 23 absorbed prototypical components and 53 metabolites of SF-AM herb pair were identified at different stages of HCC rats. Pearson correlation analysis revealed that matrine, cytisine, wogonoside, and isoastragaloside are potential therapeutic substances in SF-AM herb pair for the prevention and treatment of hepatitis, cirrhosis, and HCC. Conclusion In summary, this study revealed the efficacy, mechanisms, and potential therapeutic substances of SF-AM herb pair in the hepatitis-cirrhosis-HCC axis and provided a reference for its clinical application.

Currently, China's energy development is transitioning from a phase of total expansion to one of structural optimization. Integrated energy systems characterized by cross-sectoral integration will become an important form and service model for future energy systems. Power grid enterprises must timely transform their development strategies and main business operations, build a new type of energy consumption market centered on electricity, explore smart applications, innovate diversified comprehensive energy service methods, promote reelectrification, and construct an energy internet. This article outlines the connotation of the comprehensive energy business system for power grid enterprises, evaluates different businesses through a business evaluation model, and based on the attractiveness of the industry and the competitiveness of the enterprise itself, identifies 10 priority businesses and 7 pilot businesses, and proposes suggestions for the transformation and development of power grid enterprises.

Summary The efficacy of cancer immunotherapies is limited by the metabolic instability of the tumor microenvironment (TME) that disables T cell antitumor immunity. Metabolic imbalances within the TME are sensed and responded to by stress sensors of the endoplasmic reticulum (ER) unfolded protein response (UPR). The UPR comprises three integrated signaling pathways harboring both adaptive and deleterious phases based on the extent and duration of cell stress. Here, we elucidate the differential contributions of adaptive and deleterious signaling downstream of the UPR IRE1 pathway in T cell-regulated tumor control. T cells in murine and patient cancers experience persistent ER stress, leading to hyperactive IRE1 signaling that limits tumor control. However, amplifying the adaptive arm of the IRE1 UPR serves to eliminate mitochondrial toxicity and protect T cells from chronic ER stress, yielding robust tumor engraftment and long-term tumor immunity. Our findings establish the UPR’s essential protective role in antitumor immunity.

At the core of the mammalian circadian feedback loop, CLOCK (NPAS2)-BMAL1 is the positive element to activate transcription of downstream genes encoding the negative elements PERs and CRYs. Here we show that CNOT1 associates with both CLOCK and BMAL1, promotes their phosphorylation and increases their protein stability, and in turn inhibits the transcriptional activity of CLOCK-BMAL1. Expression of either CLOCK, BMAL1 or CNOT1 could interact with endogenous Protein Kinase A (PKA) as assessed by co-immunoprecipitation (Co-IP) and kinase assays. PKA could phosphorylate CLOCK and BMAL1 and this was promoted by CNOT1. Genetic deletion of PKA-Cα by CRISPR-Cas9 results in a longer period of the circadian rhythm; while overexpression of PKA-Cα induces a shorter period. Furthermore, we demonstrate that CNOT1 associates with CLOCK and BMAL1 in the mouse liver and promotes their phosphorylation. PER2, but not CRY2, is also a PKA target. Our results suggest that CNOT1 and PKA play a critical role in the mammalian circadian clock, revealing a conserved function in eukaryotic circadian regulations.

Abstract A lipid metabolism gene signature is associated with the risk of estrogen negative breast cancer (ER-BC). In vitro, lipid exposure alters histone methylation affecting gene expression and increasing flux through various metabolic reactions; but little is known about the mechanism(s) linking lipids and epigenetic reprogramming with the genesis of ER-BC. Here we show that the metabolism of the medium-chain fatty acid Octanoic Acid (OA) in preference to glucose and glutamine results in a metabolic shift toward the serine pathway increasing the production of SAM, glutathione, and 2-HG, with implications for oncogenesis: SAM production results in epigenetic fostered plasticity leading to reprogramming/selecting cells that express Neural, EMT and BC related genes. 2-HG exposure results in appearance of DNA breaks, potentially consequent to the inhibition of essential demethylases for HR repair. ROS increases shortly after OA exposure and is mitigated by antioxidant defenses, which favors/enables the survival of specific cell subtypes.