Key Points Pembrolizumab was first shown to be clinically active in CLL patients with RT. PD-1 and PD-L1 expression in tumor microenvironment are promising biomarkers to select RT patients for PD-1 blockade.

Recent studies have offered ample insight into genome-wide expression patterns to define pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) subtypes, although there remains a lack of knowledge regarding the underlying epigenomics of PDAC. Here we perform multi-parametric integrative analyses of chromatin immunoprecipitation-sequencing (ChIP-seq) on multiple histone modifications, RNA-sequencing (RNA-seq), and DNA methylation to define epigenomic landscapes for PDAC subtypes, which can predict their relative aggressiveness and survival. Moreover, we describe the state of promoters, enhancers, super-enhancers, euchromatic, and heterochromatic regions for each subtype. Further analyses indicate that the distinct epigenomic landscapes are regulated by different membrane-to-nucleus pathways. Inactivation of a basal-specific super-enhancer associated pathway reveals the existence of plasticity between subtypes. Thus, our study provides new insight into the epigenetic landscapes associated with the heterogeneity of PDAC, thereby increasing our mechanistic understanding of this disease, as well as offering potential new markers and therapeutic targets.

Abstract Matrix stiffness is a central regulator of fibroblast function. However, the transcriptional mechanisms linking matrix stiffness to changes in fibroblast phenotype are incompletely understood. Here, we evaluated the effect of matrix stiffness on genome-wide chromatin accessibility in freshly-isolated lung fibroblasts using assay for transposase-accessible chromatin followed by sequencing (ATAC-seq). We found higher matrix stiffness profoundly increased global chromatin accessibility relative to lower matrix stiffness, and these alterations were in close genomic proximity to known pro-fibrotic gene programs. Motif analysis of these regulated genomic loci identified ZNF416 as a putative mediator of fibroblast stiffness responses. Similarly, motif analysis of the promoters of differentially expressed genes observed in freshly sorted fibroblasts from an experimental bleomycin lung fibrosis model also identified ZNF416 as a putative mediator of in vivo fibroblast activation. Genome occupancy analysis using chromatin-immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-seq) confirmed that ZNF416 occupies a broad range of genes implicated in fibroblast activation and tissue-fibrosis, with relatively little overlap in genomic occupancy with other mechanoresponsive and pro-fibrotic transcriptional regulators. Using loss and gain of function studies we demonstrated that ZNF416 plays a critical role in fibroblast proliferation, extracellular matrix synthesis and contractile function. Together these observations identify ZNF416 as novel mechano-activated transcriptional regulator of fibroblast biology.

Abstract Constitutively activated B cell receptor (BCR) signaling is a primary biological feature of chronic lymphocytic leukemia (CLL). The biological events controlled by BCR signaling in CLL are not fully understood and need investigation. To make inroads we obtained blood samples from CLL patients before and after Bruton’s tyrosine kinase inhibitors (BTKi) treatment and used them to study BCR signaling regulated genes. Here, by analysis of the chromatin states and gene expression profiles of CLL B cells from patients before and after BTKi ibrutinib treatment, we show that BTKi treatment leads to a decreased expression of APOBEC3 family genes in an enhancer regulation dependent manner. BTKi treatment reduces enrichment of enhancer markers (H3K4me1, H3K27ac) and chromatin accessibility at putative APOBEC3 enhancers. CRISPR-Cas9 directed deletion or inhibition of the putative APOBEC3 enhancers leads to reduced APOBEC3 expression. We further find that transcription factor NFATc1 couples BCR signaling with the APOBEC3 enhancer activity to control APOBEC3 expression. Importantly, enhancer regulated APOBEC3 expression contributes to replication stress in malignant B cells. We also demonstrate a novel mechanism for BTKi suppression of APOBEC3 expression via direct enhancer regulation in a NFATc1 dependent manner, implicating BCR signaling as a potential regulator of leukemic genomic instability. Key points BCR signaling pathway regulates APOBEC3 expression via direct enhancer regulation. AOPEBC3 enhancers are involved in the process of DNA replication stress, implicating a potential role in B cell genomic instability and CLL evolution

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is characterized by multiple copy number alterations (CNAs) and somatic mutations that are central to disease prognosis, risk stratification, and mechanisms of therapy resistance. Fluorescence in situ hybridization (FISH) panels are widely used in clinical applications as the gold standard for screening prognostic chromosomal abnormalities in CLL. DNA sequencing is an alternative approach to identifying CNAs but is not an established method for clinical CNA screening. We sequenced DNA from 509 individuals with CLL or monoclonal B-cell lymphocytosis (MBL), the precursor to CLL, using a targeted sequencing panel of 59 recurrently mutated genes in CLL and additional amplicons across regions affected by clinically relevant CNAs [i.e., del(17p), del(11q), del(13q), and trisomy 12]. We used the PatternCNV algorithm to call CNA and compared the concordance of calling clinically relevant CNAs by targeted sequencing to that of FISH. We found a high accuracy of calling CNAs via sequencing compared to FISH. With FISH as the gold standard, the specificity of targeted sequencing was >95%, sensitivity was >86%, positive predictive value was >90%, and negative predictive value was >84% across the clinically relevant CNAs. Using targeted sequencing, we were also able to identify other common CLL-associated CNAs, including del(6q), del(14q), and gain 8q, as well as complex karyotype, defined as the presence of 3 or more chromosomal abnormalities, in 26 patients. In a single and cost-effective assay that can be performed on stored DNA samples, targeted sequencing can simultaneously detect CNAs, somatic mutations, and complex karyotypes, which are all important prognostic features in CLL.

ABSTRACT Clonal hematopoiesis (CH) of indeterminate potential (CHIP), driven by somatic mutations in leukemia-associated genes, confers increased risk of hematologic malignancies, cardiovascular disease and all-cause mortality. In blood of healthy individuals, small CH clones can expand over time to reach 2% variant allele frequency (VAF), the current threshold for CHIP. Nevertheless, reliable detection of low-VAF CHIP mutations is challenging, often relying on deep targeted sequencing. Here, we present UNISOM, a streamlined workflow for CHIP detection from whole-genome and whole-exome sequencing data that are underpowered, especially for low VAFs. UNISOM utilizes a meta-caller for variant detection, in couple with machine learning models which classify variants into CHIP, germline and artifact. In whole-exome data, UNISOM recovered nearly 80% of the CHIP mutations identified via deep targeted sequencing in the same cohort. Applied to whole-genome data from Mayo Clinic Biobank, it recapitulated the patterns previously established in much larger cohorts, including the most frequently mutated CHIP genes, predominant mutation types and signatures, as well as strong associations of CHIP with age and smoking status. Notably, 30% of the identified CHIP mutations had <5% VAFs, demonstrating its high sensitivity toward small mutant clones. This workflow is applicable to CHIP screening in population genomic studies.

Physiological interconversion between specialized cell types has only been described in a few mammalian tissues and the mechanisms remain obscure. Using genetic lineage tracing during postnatal development and in-vitro models we demonstrate conversion of gastric interstitial cells of Cajal (ICC), regulatory cells that electrically pace phasic contractions and mediate nitrergic and cholinergic neural control of smooth muscle cells, into phenotypically distinct 'fibroblast-like' interstitial cells (FLC), which only mediate purinergic signaling. Mechanistically, we find this transition to be epigenetically governed by H3K27 trimethylation of cell identity-related promoters whose susceptibility to repression is predicted by H3K27 acetylation patterns in ICC. The phenotypic switch was reversible by inhibition, knockdown or in-vivo genomic inactivation of the polycomb H3K27 methyl-transferase Ezh2. These results demonstrate a role for Ezh2-mediated epigenetic repression in physiological mammalian transdifferentiation and identify FLC as a reserve from which ICC can potentially be restored in common gastrointestinal disorders where ICC are depleted.