The N6-methyladenosine (m6A) modification in mRNAs, generated by the enzyme METTL3, controls normal human hematopoietic stem/progenitor cell differentiation and maintains the undifferentiated leukemic phenotype of human acute myeloid leukemia cells. N6-methyladenosine (m6A) is an abundant nucleotide modification in mRNA that is required for the differentiation of mouse embryonic stem cells. However, it remains unknown whether the m6A modification controls the differentiation of normal and/or malignant myeloid hematopoietic cells. Here we show that shRNA-mediated depletion of the m6A-forming enzyme METTL3 in human hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) promotes cell differentiation, coupled with reduced cell proliferation. Conversely, overexpression of wild-type METTL3, but not of a catalytically inactive form of METTL3, inhibits cell differentiation and increases cell growth. METTL3 mRNA and protein are expressed more abundantly in acute myeloid leukemia (AML) cells than in healthy HSPCs or other types of tumor cells. Furthermore, METTL3 depletion in human myeloid leukemia cell lines induces cell differentiation and apoptosis and delays leukemia progression in recipient mice in vivo. Single-nucleotide-resolution mapping of m6A coupled with ribosome profiling reveals that m6A promotes the translation of c-MYC, BCL2 and PTEN mRNAs in the human acute myeloid leukemia MOLM-13 cell line. Moreover, loss of METTL3 leads to increased levels of phosphorylated AKT, which contributes to the differentiation-promoting effects of METTL3 depletion. Overall, these results provide a rationale for the therapeutic targeting of METTL3 in myeloid leukemia.

Acquired mutations are pervasive across normal tissues. However, understanding of the processes that drive transformation of certain clones to cancer is limited. Here we study this phenomenon in the context of clonal hematopoiesis (CH) and the development of therapy-related myeloid neoplasms (tMNs). We find that mutations are selected differentially based on exposures. Mutations in ASXL1 are enriched in current or former smokers, whereas cancer therapy with radiation, platinum and topoisomerase II inhibitors preferentially selects for mutations in DNA damage response genes (TP53, PPM1D, CHEK2). Sequential sampling provides definitive evidence that DNA damage response clones outcompete other clones when exposed to certain therapies. Among cases in which CH was previously detected, the CH mutation was present at tMN diagnosis. We identify the molecular characteristics of CH that increase risk of tMN. The increasing implementation of clinical sequencing at diagnosis provides an opportunity to identify patients at risk of tMN for prevention strategies. Environmental exposures shape patterns of selection for mutations in clonal hematopoiesis. Cancer therapies promote the growth of clones with mutations that are strongly enriched in treatment-related myeloid neoplasms.

ABSTRACT Multiple Myeloma (MM) remains incurable despite advances in treatment options. Although tumor subtypes and specific DNA abnormalities are linked to worse prognosis, the impact of immune dysfunction on disease emergence and/or treatment sensitivity remains unclear. We established a harmonized consortium to generate an Immune Atlas of MM aimed at informing disease etiology, risk stratification, and potential therapeutic strategies. We generated a transcriptome profile of 1,149,344 single cells from the bone marrow of 263 newly diagnosed patients enrolled in the CoMMpass study and characterized immune and hematopoietic cell populations. Associating cell abundances and gene expression with disease progression revealed the presence of a proinflammatory immune senescence-associated secretory phenotype in rapidly progressing patients. Furthermore, signaling analyses suggested active intercellular communication involving APRIL-BCMA, potentially promoting tumor growth and survival. Finally, we demonstrate that integrating immune cell levels with genetic information can significantly improve patient stratification.

Research has identified clinical, genomic, and neurophysiological markers associated with suicide attempts (SA) among individuals with psychiatric illness. However, there is limited research among those with an alcohol use disorder (AUD), despite their disproportionately higher rates of SA. We examined lifetime SA in 4,068 individuals with DSM-IV alcohol dependence from the Collaborative Study on the Genetics of Alcoholism (23% lifetime suicide attempt; 53% female; mean age: 38). Within participants with an AUD diagnosis, we explored risk across other clinical conditions, polygenic scores (PGS) for comorbid psychiatric problems, and neurocognitive functioning for lifetime suicide attempt. Participants with an AUD who had attempted suicide had greater rates of trauma exposure, major depressive disorder, post-traumatic stress disorder, and other substance use disorders compared to those who had not attempted suicide. Polygenic scores for suicide attempt, depression, and PTSD were associated with reporting a suicide attempt (ORs = 1.22 - 1.44). Participants who reported a SA also had decreased right hemispheric frontal-parietal theta and decreased interhemispheric temporal-parietal alpha electroencephalogram resting-state coherences relative to those who did not, but differences were small. Overall, individuals with an AUD who report a lifetime suicide attempt appear to experience greater levels of trauma, have more severe comorbidities, and carry polygenic risk for a variety of psychiatric problems. Our results demonstrate the need to further investigate suicide attempts in the presence of substance use disorders.

Clonal hematopoiesis (CH) is frequent in cancer patients and associated with increased risk of therapy related myeloid neoplasms (tMN). To define the relationship between CH, oncologic therapy, and tMN progression, we studied 24,439 cancer patients. We show that previously treated patients have increased rates of CH, with enrichment of mutations in DNA Damage Response (DDR) genes (TP53, PPM1D, CHEK2). Exposure to radiation, platinum and topoisomerase II inhibitors have the strongest association with CH with evidence of dose dependence and gene treatment interactions. We validate these associations in serial sampling from 525 patients and show that exposure to cytotoxic and radiation therapy imparts a selective advantage specifically in hematopoietic cells with DDR mutations. In patients who progressed to tMN, the clone at CH demarcated the dominant clone at tMN diagnosis. CH mutational features predict risk of therapy related myeloid neoplasm in solid tumor patients with clinical implications for early detection and treatment decisions.

Abstract Significance Identification of causal variants and genes underlying genome-wide association study (GWAS) loci is essential to understanding the biology of alcohol use disorder (AUD). Methods Integration of “multi-omics” data is often necessary to nominate candidate causal variants and genes and prioritize them for follow up studies. Here, we used Mendelian randomization to integrate AUD and drinks per week (DPW) GWAS summary statistics with the gene expression and methylation quantitative trait loci (eQTLs and mQTLs) in the largest brain and myeloid datasets. We also used AUD-related single cell epigenetic data to nominate candidate causal variants and genes associated with DPW and AUD. Results Our multi-omics integration analyses prioritized unique as well as shared genes and pathways among AUD and DPW. The GWAS variants associated with both AUD and DPW showed significant enrichment in the promoter regions of fetal and adult brains. The integration of GWAS SNPs with mQTLs from fetal brain prioritized variants on chromosome 11 in both AUD and DPW GWASs. The co-localized variants were found to be overlapping with promoter marks for SPI1, specifically in human microglia, the myeloid cells of the brain. The co-localized SNPs were also strongly associated with SPI1 mRNA expression in myeloid cells from peripheral blood. The prioritized variant at this locus is predicted to alter the binding site for a transcription factor, RXRA, a key player in the regulation of myeloid cell function. Our analysis also identified MAPT as a candidate causal gene specifically associated with DPW. mRNA expression of MAPT was also correlated with daily amounts of alcohol intake in post-mortem brains (frontal cortex) from alcoholics and controls (N = 92). Results may be queried and visualized in an online public resource of these integrative analysis ( https://lcad.shinyapps.io/alc_multiomics/ ). These results highlight overlap between causal genes for neurodegenerative diseases, alcohol use disorder and alcohol consumption. In conclusion integrating GWAS summary statistics with multi-omics datasets from multiple sources identified biological similarities and differences between typical alcohol intake and disordered drinking highlighting molecular heterogeneity that might inform future targeted functional and cross-species studies. Interestingly, overlap was also observed with causal genes for neurodegenerative diseases.

The MUSASHI family of RNA binding proteins (MSI1 and MSI2) contribute to a wide spectrum of cancers including acute myeloid leukemia. We found that the small molecule Ro 08-2750 (Ro) directly binds to MSI2 and competes for its RNA binding in biochemical assays. Ro treatment in mouse and human myeloid leukemia cells resulted in an increase in differentiation and apoptosis, inhibition of known MSI-targets, and a shared global gene expression signature similar to shRNA depletion of MSI2. Ro demonstrated in vivo inhibition of c-MYC and reduced disease burden in a murine AML leukemia model. Thus, we have identified a small molecule that targets MSI's oncogenic activity. Our study provides a framework for targeting RNA binding proteins in cancer.