Genome-wide association studies have identified thousands of loci for common diseases, but, for the majority of these, the mechanisms underlying disease susceptibility remain unknown. Most associated variants are not correlated with protein-coding changes, suggesting that polymorphisms in regulatory regions probably contribute to many disease phenotypes. Here we describe the Genotype-Tissue Expression (GTEx) project, which will establish a resource database and associated tissue bank for the scientific community to study the relationship between genetic variation and gene expression in human tissues.

Expression, genetic variation, and tissues Human genomes show extensive genetic variation across individuals, but we have only just started documenting the effects of this variation on the regulation of gene expression. Furthermore, only a few tissues have been examined per genetic variant. In order to examine how genetic expression varies among tissues within individuals, the Genotype-Tissue Expression (GTEx) Consortium collected 1641 postmortem samples covering 54 body sites from 175 individuals. They identified quantitative genetic traits that affect gene expression and determined which of these exhibit tissue-specific expression patterns. Melé et al. measured how transcription varies among tissues, and Rivas et al. looked at how truncated protein variants affect expression across tissues. Science , this issue p. 648 , p. 660 , p. 666 ; see also p. 640

The Genotype-Tissue Expression (GTEx) project dissects how genetic variation affects gene expression and splicing.

Accurate prediction of the functional effect of genetic variation is critical for clinical genome interpretation. We systematically characterized the transcriptome effects of protein-truncating variants, a class of variants expected to have profound effects on gene function, using data from the Genotype-Tissue Expression (GTEx) and Geuvadis projects. We quantitated tissue-specific and positional effects on nonsense-mediated transcript decay and present an improved predictive model for this decay. We directly measured the effect of variants both proximal and distal to splice junctions. Furthermore, we found that robustness to heterozygous gene inactivation is not due to dosage compensation. Our results illustrate the value of transcriptome data in the functional interpretation of genetic variants.

Abstract Recent FDA approvals of chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy for multiple myeloma (MM) have reshaped the therapeutic landscape for this incurable cancer. In pivotal clinical trials B cell maturation antigen (BCMA) targeted, 4-1BB co-stimulated (BBζ) CAR T cells dramatically outperformed standard-of-care chemotherapy, yet most patients experienced MM relapse within two years of therapy, underscoring the need to improve CAR T cell efficacy in MM. We set out to determine if inhibition of MM bone marrow microenvironment (BME) survival signaling could increase sensitivity to CAR T cells. In contrast to expectations, blocking the CD28 MM survival signal with abatacept (CTLA4-Ig) accelerated disease relapse following CAR T therapy in preclinical models, potentially due to blocking CD28 signaling in CAR T cells. Knockout studies confirmed that endogenous CD28 expressed on BBζ CAR T cells drove in vivo anti-MM activity. Mechanistically, CD28 reprogrammed mitochondrial metabolism to maintain redox balance and CAR T cell proliferation in the MM BME. Transient CD28 inhibition with abatacept restrained rapid BBζ CAR T cell expansion and limited inflammatory cytokines in the MM BME without significantly affecting long-term survival of treated mice. Overall, data directly demonstrate a need for CD28 signaling for sustained in vivo function of CAR T cells and indicate that transient CD28 blockade could reduce cytokine release and associated toxicities.

Abstract Ewing sarcoma (EwS) is a rare and aggressive disease that typically affects the bone of children and young adults. Although there are moderate 5-year survival rates for primary disease, there is a high rate of recurrence and a lack of targeted therapies in this setting. Furthermore, pediatric exposure to chemotherapies leads to an increased risk of long-term complications, including secondary cancers, cardiomyopathy, and infertility. Therefore, there is a desperate need for targeted therapies which improve therapeutic outcomes and reduce exposure to chemotherapy in these patients. Like many pediatric cancers, EwS has a low mutational burden. Instead, it is driven by chromosomal translocation between a FET family member, EWSR1, and an ETS family member, usually FLI1. The EWSR1-FLI1 fusion protein acts as an aberrant and oncogenic transcription factor, disrupting cell cycle control, cell migration, and proliferation. ETS family members in these fusions retain their ability to bind to the SWI/SNF chromatin remodeling complex, further dysregulating DNA methylation and gene expression. Although targeting of the EWSR1 fusion has not yet been successful, these elevated levels of replication stress (RS) present a unique element of vulnerability within the cell. To this end, our lab has previously identified replication stress response (RSR) inhibitors, DDKi and WEE1i, which can be utilized to exploit the characteristic ability of EwS to maintain high levels of replication stress (RS) and push EwS cells into mitotic catastrophe in vitro. Here, we evaluate the efficacy of the replication stress response inhibitors (RSRi) TAK931 (DDKi) and MK1775 (WEE1i) with chemotherapy regimens commonly utilized in the relapsed/refractory setting in vivo. Using cell line derived xenografts in NSG mice, we show that DDKi and WEE1i with irinotecan limits tumor growth significantly more than existing therapy (temozolomide + irinotecan). Dosing schedules are optimized through dosing de-escalation and alternative-day dosing strategies. We further demonstrate the ability of our RSRi combination to effectively limit tumor growth over time in vivo even when irinotecan dosage is decreased. We go on to investigate the RSRi combination in the presence of ultra-low dose irinotecan. Finally, we utilize reduced representation bisulfite sequencing to examine the epigenetic effects of these treatment regimens. Overall, the exploitation of high endogenous replication stress in EwS by targeted RSRi presents a promising potential therapeutic option for this pediatric patient population. Citation Format: Emily Isenhart, Ajay Gupta, Bryan Gillard, Kristopher Attwood, Joyce Ohm. Exploiting endogenous replication stress with a novel targeted therapy in Ewing sarcoma [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Expanding and Translating Cancer Synthetic Vulnerabilities; 2024 Jun 10-13; Montreal, Quebec, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Mol Cancer Ther 2024;23(6 Suppl):Abstract nr A015.

Abstract Patient derived models (PDMs) are a powerful tool to study preclinical responses. However, the benefits of each model have not been compared head-to-head when models are derived from the same surgical specimen. PDMs derived from surgical specimens were established as xenografts (PDX), organoids (PDO), and spheroids (PDS). PDMs were molecularly characterized by RNA sequencing. Differential gene expression was determined between the PDMs and surgical specimens. Surgical specimens had the most differentially expressed genes reflecting loss of immune and stromal compartments in PDMs. PDMs and surgical specimens were clustered using the Euclidian distance analysis to test model fidelity. PDMs upregulated a clear, patient-specific bladder cancer signal. Overall, the molecular profiles of PDXs were the most similar to the matching patient surgical specimen than the PDO and PDS from that patient. The epithelial mesenchymal transition (EMT) gene expression profile is maintained in the PDMs showing the persistence of EMT in both in vivo and in vitro model setting. The consensus molecular subtype was determined in order to compare PDMs to each other and their matching surgical specimen, and only surgical specimens with Basal/Squamous or Luminal Papillary molecular subtype established PDMs. Patient derived models reduce tumor heterogeneity and allow analysis of specific tumor compartments while maintaining the gene expression profile representative of the original tumor.

Abstract Background Bladder cancer is a heterogenous disease and the emerging knowledge on molecular classification of bladder tumors could have impact to drive treatment decisions based on molecular subtype. Pre-clinical models representing each subtype are needed to test novel therapies. Carcinogen-induced bladder cancer models represent heterogeneous, immune-competent, pre-clinical testing options with many features found in the human disease. Methods Invasive bladder tumors were induced in C57BL/6 mice when continuously exposed to N-butyl-N-(4-hydroxbutyl nitrosamine) (BBN) in the drinking water. Tumors were excised and serially passed by subcutaneous implantation into sex-matched syngeneic C57BL/6 hosts. Eight tumor lines were developed and named BBN-induced Urothelium Roswell Park (BURP) tumor lines. The BURP lines were characterized by applying consensus molecular classification to RNA expression, histopathology, and immune profiles by CIBERSORT. Two lines were further characterized for cisplatin response. Results Eight BURP tumor lines were established with 3 male and 3 female BURP tumor lines, having the basal/squamous (BaSq) molecular phenotype and morphology. BURP-16SR was established from a male mouse and has a stromal-rich (SR) molecular phenotype and a sarcomatoid carcinoma morphology. BURP-19NE was established from a male mouse and has a neuroendocrine (NE)-like molecular phenotype and poorly differentiated morphology. The established BURP tumor lines have unique immune profiles with fewer immune infiltrates compared to their originating BBN-induced tumors. The immune profiles of the BURP tumor lines capture some of the features observed in the molecular classifications of human bladder cancer. BURP-16SR growth was inhibited by cisplatin treatment, while BURP-24BaSq did not respond to cisplatin. Conclusions The BURP tumor lines represent several molecular classifications, including basal/squamous, stroma-rich, and NE-like. The stroma-rich (BURP-16SR) and NE-like (BURP-19NE) represent unique immunocompetent models that can be used to test novel treatments in these less common bladder cancer subtypes. Six basal/squamous tumor lines were established from both male and female mice. Overall, the BURP tumor lines have less heterogeneity than the carcinogen-induced tumors and can be used to evaluate treatment response without the confounding mixed response often observed in heterogeneous tumors. Additionally, basal/squamous tumor lines were established and maintained in both male and female mice, thereby allowing these tumor lines to be used to compare differential treatment responses between sexes.