Abstract Psoriasis is a common chronic inflammatory skin disease characterized by a thickened epidermis with elongated rete ridges and massive inflammatory immune cell infiltration. It is currently unclear what impact mechanoregulatory aspects in the dermis may have on disease progression. Using multiphoton second harmonic generation microscopy we found that the extracellular matrix (ECM) was profoundly reorganized within the dermis in psoriasis compared to healthy skin. Collagen fibers were highly aligned and assembled into thick, long collagen bundles, whereas the overall fiber density was reduced in psoriasis. This was particularly pronounced within dermal papillae extending into the epidermis. Further, the enzyme LOX, a crucial posttranslational modifier of ECM molecules, was highly upregulated in the dermis of psoriasis patients. In vitro functional and knock-down experiments identified a novel link between HIF-1 stabilization and LOX protein regulation in mechanosensitive skin fibroblasts. LOX secretion and activity directly correlated with substrate stiffness, and was independent of hypoxia and IL-17. Finally, scRNA-seq analysis identified skin fibroblasts expressing high amounts of LOX and other ECM-relevant genes and confirmed elevated HIF-1 expression in psoriasis. Our findings suggest a potential yet undescribed mechanical aspect of psoriasis stemming from disordered ECM architecture in the papillary dermis, which could initiate a positive feedback loop in fibroblasts driven by mechanical forces. This mechanism may contribute to tissue stiffening and diminished skin elasticity in psoriasis, potentially exacerbating its pathogenesis.

Cutaneous T-cell lymphoma (CTCL) is a potentially fatal clonal malignancy of T cells primarily affecting the skin. The most common form of CTCL, mycosis fungoides (MF), can be difficult to diagnose resulting in treatment delay. The pathogenesis of CTCL is not fully understood due to limited data from patient studies. We performed single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics profiling of skin from patients with MF-type CTCL, and an integrated comparative analysis with human skin cell atlas datasets from healthy skin, atopic dermatitis and psoriasis. We reveal the co-optation of Th2-immune gene programmes by malignant CTCL cells and modelling of the tumour microenvironment to support their survival. We identify MHC-II+ fibroblast subsets reminiscent of lymph node T-zone reticular cells and monocyte-derived dendritic cells that can maintain Th2-like tumour cells. CTCL Th2-like tumour cells are spatially associated with B cells, forming aggregates reminiscent of tertiary lymphoid structures which are more prominent with progressive disease. Finally, we validated the enrichment of B cells in CTCL skin infiltrates and its association with disease progression across three independent patient cohorts. Our findings provide diagnostic aids, potential biomarkers for disease staging and therapeutic strategies for CTCL.

Abstract Targeted therapies against mutant BRAF are effectively used in combination with MEK inhibitors (MEKi) to treat advanced melanoma. However, treatment success is affected by resistance and adverse events (AEs). Approved BRAF inhibitors (BRAFi) show high levels of target promiscuity, which can contribute to these effects. Blood vessels are in direct contact with high plasma concentrations of BRAFi, but effects of the inhibitors in this cell type are unknown. Hence, we aimed to characterize responses to approved BRAFi for melanoma in the vascular endothelium. We showed that all clinically approved BRAFi induced a paradoxical activation of endothelial MAPK signaling. Moreover, phosphoproteomics revealed distinct sets of off-targets per inhibitor. Endothelial barrier function and junction integrity were impaired upon treatment with Vemurafenib and the next-generation dimerization inhibitor PLX8394, but not with Dabrafenib or Encorafenib. Together, these findings provide insights on the surprisingly distinct side effects of BRAFi on endothelial signaling and functionality. Better understanding of off-target effects could help to identify molecular mechanisms behind AEs and guide the continued development of therapies for BRAF-mutant melanoma.

Targeted therapies against mutant BRAF are effectively used in combination with MEK inhibitors (MEKi) to treat advanced melanoma. However, treatment success is affected by resistance and adverse events (AEs). Approved BRAF inhibitors (BRAFi) show high levels of target promiscuity, which can contribute to these effects. The blood vessel lining is in direct contact with high plasma concentrations of BRAFi, but effects of the inhibitors in this cell type are unknown. Hence, we aimed to characterize responses to approved BRAFi for melanoma in the vascular endothelium. We showed that clinically approved BRAFi induced a paradoxical activation of endothelial MAPK signaling. Moreover, phosphoproteomics revealed distinct sets of off-targets per inhibitor. Endothelial barrier function and junction integrity were impaired upon treatment with vemurafenib and the next-generation dimerization inhibitor PLX8394, but not with dabrafenib or encorafenib. Together, these findings provide insights into the surprisingly distinct side effects of BRAFi on endothelial signaling and functionality. Better understanding of off-target effects could help to identify molecular mechanisms behind AEs and guide the continued development of therapies for BRAF-mutant melanoma.

We present a single-arm, phase II, neoadjuvant trial with the oncolytic virus talimogene laherparepvec (T-VEC) in 18 patients with difficult-to-resect cutaneous basal cell carcinomas. The primary end point, defined as the proportion of patients, who after six cycles of T-VEC (13 weeks), become resectable without the need for plastic reconstructive surgery, was already achieved after stage I (9 of 18 patients; 50.0%); thus the study was discontinued for early success. The objective response rate was 55.6% and the complete pathological response rate was 33.3%. Secondary end points included safety, relapse-free survival and overall survival, time to occurrence of new basal cell carcinomas and biological read outs. Only mild adverse events occurred. The 6-month relapse-free survival and overall survival rates were 100%. In two patients a new basal cell carcinoma was diagnosed. T-VEC led to a significant increase in cytotoxic T cells (P = 0.0092), B cells (P = 0.0004) and myeloid cells (P = 0.0042) and a decrease in regulatory T cells (P = 0.0290) within the tumor microenvironment. Together, neoadjuvant T-VEC represents a viable treatment option for patients with difficult-to-resect basal cell carcinomas (EudraCT no. 2018-002165-19).

Psoriasis is a common chronic inflammatory skin disease characterized by a thickened epidermis with elongated rete ridges and massive immune cell infiltration. It is currently unclear what impact mechanoregulatory aspects may have on disease progression. Using multiphoton second harmonic generation microscopy we found that the extracellular matrix (ECM) was profoundly reorganized within psoriatic dermis. Collagen fibers were highly aligned and assembled into thick, long collagen bundles, whereas the overall fiber density was reduced. This was particularly pronounced within dermal papillae extending into the epidermis. Further, the ECM-modifying enzyme LOX was highly upregulated in the dermis of psoriasis patients. In vitro experiments identified a novel link between HIF-1 stabilization and LOX protein regulation in mechanosensitive skin fibroblasts. LOX secretion and activity directly correlated with substrate stiffness, and was independent of hypoxia and IL-17. Finally, scRNA-seq analysis identified skin fibroblasts expressing high amounts of LOX and confirmed elevated HIF-1 expression in psoriasis. Our findings suggest a potential yet undescribed mechanical aspect of psoriasis. Deregulated mechanical forces hence may be involved in initiating or maintaining of a positive feedback loop in fibroblasts and contribute to tissue stiffening and diminished skin elasticity in psoriasis, potentially exacerbating disease pathogenesis.

Abstract Metabolic reprogramming is an emerging hallmark of resistance to cancer therapy but may generate vulnerabilities that can be targeted with small molecules. Multi-omics analysis revealed that NRAS-mutated melanoma cells with a mesenchymal transcriptional profile adopt a quiescent metabolic program to resist cellular stress response induced by MEK-inhibitor resistance. However, as a result of elevated baseline ROS levels, these cells become highly sensitive to ROS induction. In vivo xenograft experiments and single-cell RNA sequencing demonstrated that intra-tumor heterogeneity requires the combination of a ROS-inducer and a MEK-inhibitor to target both tumor growth and metastasis. By ex vivo pharmacoscopy of 62 human metastatic melanomas, we found that MEK-inhibitor resistant tumors significantly benefitted from the combination therapy. Finally, we profiled 486 cancer cell lines and revealed that oxidative stress responses and translational suppression are biomarkers of ROS-inducer sensitivity, independent of cancer indication. These findings link transcriptional plasticity to a metabolic phenotype that can be inhibited by ROS-inducers in melanoma and other cancers. Statement of Significance Targeted-therapy resistance in cancer arises from genetic selection and both transcriptional and metabolic adaptation. We show that metabolic reprogramming sensitizes resistant cells to ROS-induction in combination with pathway inhibitors. Predictive biomarkers of metabolic sensitivity to ROS-inducing agents were identified in many cancer entities, highlighting the generalizability of this treatment approach. Graphical summary