NY-ESO-1 is a “cancer-testis” antigen frequently expressed in epithelial ovarian cancer (EOC) and is among the most immunogenic tumor antigens defined to date. In an effort to understand in vivo tolerance mechanisms, we assessed the phenotype and function of NY-ESO-1–specific CD8 + T cells derived from peripheral blood lymphocytes (PBLs), tumor-infiltrating lymphocytes (TILs), and tumor-associated lymphocytes (TALs) of EOC patients with NY-ESO-1-expressing tumors, with or without humoral immunity to NY-ESO-1. Whereas NY-ESO-1–specific CD8 + T cells were readily detectable ex vivo with tetramers in TILs and TALs of seropositive patients, they were only detectable in PBLs following in vitro stimulation. Compared with PBLs, tumor-derived NY-ESO-1–specific CD8 + T cells demonstrated impaired effector function, preferential usage of dominant T-cell receptor, and enriched coexpression of inhibitory molecules LAG-3 and PD-1. Expression of LAG-3 and PD-1 on CD8 + T cells was up-regulated by IL-10, IL-6 (cytokines found in tumor ascites), and tumor-derived antigen-presenting cells. Functionally, CD8 + LAG-3 + PD-1 + T cells were more impaired in IFN-γ/TNF-α production compared with LAG-3 + PD-1 − or LAG-3 − PD-1 − subsets. Dual blockade of LAG-3 and PD-1 during T-cell priming efficiently augmented proliferation and cytokine production by NY-ESO-1–specific CD8 + T cells, indicating that antitumor function of NY-ESO-1-specific CD8 + T cells could potentially be improved by therapeutic targeting of these inhibitory receptors.

Cells with sphere forming capacity, spheroid cells, are present in the malignant ascites of patients with epithelial ovarian cancer (EOC) and represent a significant impediment to efficacious treatment due to their putative role in progression, metastasis and chemotherapy resistance. The exact mechanisms that underlie EOC metastasis and drug resistance are not clear. Understanding the biology of sphere forming cells may contribute to the identification of novel therapeutic opportunities for metastatic EOC. Here we generated spheroid cells from human ovarian cancer cell lines and primary ovarian cancer. Xenoengraftment of as few as 2000 dissociated spheroid cells into immune-deficient mice allowed full recapitulation of the original tumor, whereas >105 parent tumor cells remained non-tumorigenic. The spheroid cells were found to be enriched for cells with cancer stem cell-like characteristics such as upregulation of stem cell genes, self-renewal, high proliferative and differentiation potential, and high aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity. Furthermore, spheroid cells were more aggressive in growth, migration, invasion, scratch recovery, clonogenic survival, anchorage-independent growth, and more resistant to chemotherapy in vitro. 13C-glucose metabolic studies revealed that spheroid cells route glucose predominantly to anaerobic glycolysis and pentose cycle to the detriment of re-routing glucose for anabolic purposes. These metabolic properties of sphere forming cells appear to confer increased resistance to apoptosis and contribute to more aggressive tumor growth. Collectively, we demonstrated that spheroid cells with cancer stem cell-like characteristics contributed to tumor generation, progression and chemotherapy resistance. This study provides insight into the relationship between tumor dissemination and metabolic attributes of human cancer stem cells and has clinical implications for cancer therapy.

BackgroundPrevious studies have independently validated the prognostic relevance of residual cancer burden (RCB) after neoadjuvant chemotherapy. We used results from several independent cohorts in a pooled patient-level analysis to evaluate the relationship of RCB with long-term prognosis across different phenotypic subtypes of breast cancer, to assess generalisability in a broad range of practice settings.MethodsIn this pooled analysis, 12 institutes and trials in Europe and the USA were identified by personal communications with site investigators. We obtained participant-level RCB results, and data on clinical and pathological stage, tumour subtype and grade, and treatment and follow-up in November, 2019, from patients (aged ≥18 years) with primary stage I–III breast cancer treated with neoadjuvant chemotherapy followed by surgery. We assessed the association between the continuous RCB score and the primary study outcome, event-free survival, using mixed-effects Cox models with the incorporation of random RCB and cohort effects to account for between-study heterogeneity, and stratification to account for differences in baseline hazard across cancer subtypes defined by hormone receptor status and HER2 status. The association was further evaluated within each breast cancer subtype in multivariable analyses incorporating random RCB and cohort effects and adjustments for age and pretreatment clinical T category, nodal status, and tumour grade. Kaplan-Meier estimates of event-free survival at 3, 5, and 10 years were computed for each RCB class within each subtype.FindingsWe analysed participant-level data from 5161 patients treated with neoadjuvant chemotherapy between Sept 12, 1994, and Feb 11, 2019. Median age was 49 years (IQR 20–80). 1164 event-free survival events occurred during follow-up (median follow-up 56 months [IQR 0–186]). RCB score was prognostic within each breast cancer subtype, with higher RCB score significantly associated with worse event-free survival. The univariable hazard ratio (HR) associated with one unit increase in RCB ranged from 1·55 (95% CI 1·41–1·71) for hormone receptor-positive, HER2-negative patients to 2·16 (1·79–2·61) for the hormone receptor-negative, HER2-positive group (with or without HER2-targeted therapy; p<0·0001 for all subtypes). RCB score remained prognostic for event-free survival in multivariable models adjusted for age, grade, T category, and nodal status at baseline: the adjusted HR ranged from 1·52 (1·36–1·69) in the hormone receptor-positive, HER2-negative group to 2·09 (1·73–2·53) in the hormone receptor-negative, HER2-positive group (p<0·0001 for all subtypes).InterpretationRCB score and class were independently prognostic in all subtypes of breast cancer, and generalisable to multiple practice settings. Although variability in hormone receptor subtype definitions and treatment across patients are likely to affect prognostic performance, the association we observed between RCB and a patient's residual risk suggests that prospective evaluation of RCB could be considered to become part of standard pathology reporting after neoadjuvant therapy.FundingNational Cancer Institute at the US National Institutes of Health.

ABSTRACT Transcriptional regulation is highly disease and cell-type specific. We performed H3K27ac chromatin immunoprecipitation and transcriptomic sequencing in primary tumors for the four different subtypes of invasive epithelial ovarian cancer (OC). Histotype-specific regulatory elements (REs) were enriched in enhancers (P<0.001). In silico prediction of putative target genes for histotype-specific REs identified genes ( WFDC2 , P=5.5×10 -5 ) and pathways (PI3K-Akt signaling, P<0.002) known to be involved in OC development. Some genes (e.g. PAX8 and CA125 ) are associated with super-enhancers (SEs) in all OCs, while others are histotype-specific, including PPP1R3B which is associated with SEs specific to clear cell OC. Integrated analysis of active chromatin landscapes with somatic single nucleotide variants (SNVs) from whole genome sequencing (WGS) of 232 primary OCs identified frequently mutated REs, including the KLF6 promoter (P=8.2×10 -8 ) and a putative enhancer at chromosome 6p22.1 (P<0.05). In high-grade serous OCs, somatic SNVs clustered in binding sites for the PAX8 binding partner TEAD4 (P=6×10 -11 ), while the collection of cis regulatory elements associated with PAX8 was the most frequently mutated set of enhancers in OC (P=0.003). Functional analyses supported our findings: Knockdown of PPP1R3B in clear cell OC cells significantly reduced intracellular glycogen content, a signature feature of this histotype; and stable knockout of a 635 bp region in the 6p22.1 enhancer induced downregulation of two predicted target genes, ZSCAN16 and ZSCAN12 (P=6.6 x 10 -4 and P=0.02). In summary, we have characterized histotype-specific epigenomic and transcriptomic landscapes in OC and defined likely functional REs based on somatic mutation analysis of ovarian tumors.

Abstract Low-grade serous ovarian carcinoma (LGSOC) is a rare and largely chemoresistant subtype of epithelial ovarian cancer. Unlike treatment for high-grade serous ovarian cancer (HGSOC), management options for LGSOC patients are limited, in part, due to a lack of deep molecular characterization of this disease. To address this limitation, we performed quantitative mass spectrometry-based proteomic analyses of whole tissue collections of tumors harvested from LGSOC (n=12) and HGSOC (n=24) patients or normal fallopian tube tissues (n=12) from women with benign disease. We quantified 7,043 proteins across all patient samples and unsupervised analyses revealed proteome alterations distinctly stratify fallopian tube tissue, LGSOC, and HGSOC tumors. Proteins elevated in LGSOC compared to HGSOC tumors (LIMMA adjusted p < 0.05) were enriched for pathways regulating cilium assembly and included a pathway regulating activation of FAK1 by MET, a therapeutic target in LGSOC. Using data from an independent proteomic analysis of LGSOC (n=14) and HGSOC (n=30) tumors, we identified 330 co-altered proteins between LGSOC and HGSOC tumors exhibiting high quantitative correlation (Spearman Rho = 0.803, P < 2.2 × 10 -16 ). Among these, MUC16 (CA125) was identified as significantly elevated (>1.7 log 2 -fold) in LGSOC versus HGSOC. Immunohistochemistry analysis of MUC16 verified the increased abundance in LGSOC tissues and identified that MUC16 staining patterns in LGSOC are uniquely apical compared to HGSOC (Fisher’s Exact p = 0.001). Our deep proteomic analyses identifies highly-conserved proteome alterations distinguishing LGSOC from HGSOC tumors, including candidates regulating FAK1 signaling as well as a novel identification that MUC16 is elevated and exhibits an apical staining pattern in LGSOC tumors. These findings deepen our molecular understanding of LGSOC and provide unique insights into the regulation of MUC16 in LGSOC tumors.

Historically, high-grade serous ovarian cancers (HGSOCs) were thought to arise from ovarian surface epithelial cells (OSECs) but recent data implicate fallopian tube secretory epithelial cells (FTSECs) as the major precursor. We performed transcriptomic and epigenomic profiling to characterize molecular similarities between OSECs, FTSECs and HGSOCs. Transcriptomic signatures of FTSECs were preserved in most HGSOCs reinforcing FTSECs as the predominant cell-of-origin; though an OSEC-like signature was associated with increased chemosensitivity (Padj = 0.03) and was enriched in proliferative-type tumors, suggesting a dualistic model for HGSOC origins. More super-enhancers (SEs) were shared between FTSECs and HGSOCs than between OSECS and HGSOCs (P < 2.2 x 10-16). SOX18, ELF3 and EHF transcription factors (TFs) coincided with HGSOC SEs and represent putative novel drivers of tumor development. Our integrative analyses support a predominantly fallopian origin for HGSOCs and indicate tumorigenesis may be driven by different TFs according to cell-of-origin.