Abstract Myc-driven Medulloblastoma remains a major therapeutic challenge due to frequent metastasis and a poor 5-year survival rate. Myc gene amplification results in transcriptional dysregulation, proliferation, and survival of malignant cells. To identify therapeutic targets in Myc-amplified medulloblastoma we performed a CRISPR-Cas9 essentiality screen targeting 1140 genes annotated as the druggable genome. CDK7 was identified as a mediator of medulloblastoma tumorigenesis. Using covalent inhibitors and genetic depletion of CDK7 we observe the cessation of tumor growth in xenograft mouse models and increase in apoptotic mechanisms. The results are attributed to repression of a core set of Myc-driven transcriptional programs mediating DNA repair. We further establish that blocking CDK7 activity sensitizes cells to ionizing radiation leading to accrual of DNA damage and extended survival and tumor latency in medulloblastoma xenograft mouse models. Our studies establish a mechanism for selective inhibition of Myc-driven MB by CDK7 inhibition combined with radiation as a viable therapeutic strategy for Myc-amplified medulloblastoma.

Abstract BACKGROUND The highest-risk medulloblastomas are driven by recurrent Myc amplifications (Myc-MB) and experience poorer outcomes despite intensive multimodal therapy. The Myc transcription factor defines core regulatory circuitry for these tumors and acts to broadly amplify downstream pro-survival transcriptional programs. Therapeutic targeting of Myc directly has proven elusive, but inhibiting transcriptional cofactors may present an indirect means of drugging the oncogenic transcriptional circuitry sustaining Myc-MB. METHODS Independent CRISPR-Cas9 screens were pooled to identify conserved dependencies in Myc-MB. We performed chromatin conformation capture (Hi-C) from primary patient Myc-MB samples to map enhancer-promoter interactions. We then treated in vitro and xenograft models with the dual CDK9/7 inhibitor zotiraciclib to evaluate effect on Myc-driven programs and tumor growth. RESULTS Eight CRISPR-Cas9 screens performed across three independent labs identify CDK9 as a conserved dependency in Myc-MB. Myc-MB cell lines are sensitive to CDK9 inhibition at low nanomolar concentrations, and these synergize with CDK7 inhibition. We find that treatment with the dual CDK9/7 inhibitor zotiraciclib depletes Myc binding and transcriptional activity at enhancer elements within the Myc topologically associated domain, largely abrogating transcriptional output from the Myc promoter. This leads to a decrease in Myc binding genome-wide with a concordant downregulation of hallmark Myc-driven transcriptional programs. Clinically relevant CDK9 inhibitors show variable efficacy in vivo, but CNS-penetrant agents achieved a significant prolongation in xenograft survival. CONCLUSIONS CDK9/7 catalytic activity represents a druggable vulnerability underpinning Myc-driven transcriptional programs. The development of CNS-penetrant CDK9/7 inhibitors may open new avenues for rational therapy in these high-risk medulloblastomas.

Abstract MYC-driven medulloblastoma represents a highly aggressive subgroup with poor prognosis and limited treatment options. CRISPR-Cas9 screening across MB cell lines revealed cyclin-dependent kinase 8 (CDK8) as a top dependency for MB growth. Loss of CDK8 significantly decreased both MYC expression and MB growth. Mechanistically, our RNA-Seq analysis demonstrated that CDK8 depletion suppressed ribosome biogenesis and mRNA translation. We found dual role of CDK8 in regulating protein synthesis. Firstly, CDK8-mediated phosphorylation of 4EBP1 was essential for initiating eIF4E-dependent translation and maintaining the typical function of medulloblastoma cells. Secondly, the inhibition of CDK8 led to a reduction in Pol II phosphorylation, resulting in the suppression of gene expression, particularly genes associated with ribosomal function. Targeting CDK8 effectively suppressed cancer stem and progenitor cells characterized by increased ribosome biogenesis activity. We revealed the synergistic effects of the combination inhibition of CDK8 and mTOR in MYC-driven MB cell lines and in xenograft models. Our findings suggest a promising therapeutic approach for MYC-driven MB by targeting CDK8 and mTOR to improve patient outcomes.

MYC-driven medulloblastoma (MB) is a highly aggressive cancer type with poor prognosis and limited treatment options. Through CRISPR-Cas9 screening across MB cell lines, we identified the Mediator-associated kinase CDK8 as the top dependence for MYC-driven MB. Loss of CDK8 markedly reduces MYC expression and impedes MB growth. Mechanistically, we demonstrate that CDK8 depletion suppresses ribosome biogenesis and mRNA translation. CDK8 regulates occupancy of phospho-Polymerase II at specific chromatin loci facilitating an epigenetic alteration that promotes transcriptional regulation of ribosome biogenesis. Additionally, CDK8-mediated phosphorylation of 4EBP1 plays a crucial role in initiating eIF4E-dependent translation. Targeting CDK8 effectively suppresses cancer stem and progenitor cells, characterized by increased ribosome biogenesis activity. We also report the synergistic inhibition of CDK8 and mTOR