Abstract Purpose Development of ipsilateral breast carcinoma following a diagnosis of breast ductal carcinoma in situ (DCIS) has been assumed to represent recurrence of the primary tumour. However, this may not be the case and it is important to know how often recurrences are new primary tumours to ensure appropriate individualised therapy. Experimental Design Ipsilateral primary-recurrence pairs (n=78) were sequenced to test their clonal relatedness. Shared genetic events were identified from whole exome sequencing (n=54 pairs) using haplotype-specific copy number and phylogenetic analysis. The remaining pairs were sequenced by a targeted panel or low-coverage whole genome sequencing. We included 32 non-recurrent DCIS to compare the genetic profiles between recurrent and non-recurrent disease to develop a predictive biomarker. Results We found that 14% of DCIS recurrences were non-clonal, indicative of a new breast carcinoma. Four chromosomal changes (5q, 11q, 17q and 20q) and TP53 mutation were enriched in clonal primaries compared with non-recurrent DCIS (p<0.05, Fisher’s exact test). The prognostic value of TP53 was validated in an independent cohort using immunohistochemistry (HR=3.1; 95% CI 1.3-7.8). Non-clonal DCIS primaries had a very similar genetic profile to non-recurrent DCIS, suggesting this subset of cases would be identified as being at “low risk” of recurrence using tumour-intrinsic markers. Conclusions We have identified a substantial rate of new ipsilateral primary carcinomas after a diagnosis of DCIS. Our results suggest, as with invasive breast cancer, that if a recurrent tumour with an independent origin occurs, then the patient is at a high risk through the environment, the breast microenvironment and/or has a genetic predisposition. Importantly, the frequency of new primaries will influence the interpretation of findings in DCIS biomarker discovery studies as the true recurrence rate will be incorrect, affecting these efforts. Translational relevance Our finding that >10% of recurrent tumours are new primaries provides genetic evidence that the presence of DCIS confers a risk of a de novo breast cancer as well as recurrence. Identifying a biomarker of such risks might allow preventive actions, such as genetic testing, chemoprevention with tamoxifen or aromatase inhibitors, or bilateral mastectomy. The corollary of these findings is that de novo primaries in DCIS biomarker studies may have undermined efforts to find a biomarker of recurrence by reducing statistical power, since a tumour cell-intrinsic marker is unlikely to be predictive for a new primary. Even if a tumour molecular biomarker could stratify between non-recurrent and recurrent patients, it will under-detect patients at risk of new primaries. This issue raises concerns about utilising only a tumour cell-intrinsic biomarker in the clinical setting.

Abstract Solid tumours have abnormally high intracellular [Na + ]. The activity of various Na + transporting proteins including channels may underlie this Na + accumulation. Here, we show that voltage-gated Na + channels (VGSCs) are functionally active in a subset of breast cancer cell lines, cancer-associated fibroblasts, xenograft tumours and metastases. Downregulation of the Na v 1.5 VGSC in xenograft breast tumours suppresses expression of invasion-regulating genes, consistent with previous studies showing that Na v 1.5 promotes invasion in cancer cells. We also show that Na v 1.5 activity increases glycolysis, promoting extracellular acidification that would facilitate this invasion. In a reciprocal interaction, acidic extracellular pH elevates persistent Na + influx through Na v 1.5 in breast cancer cells. Using a mathematical model, we show that Na v 1.5 activity can sustain production of extracellular H + . We show that likely VGSC currents are detectable in patient-derived breast tumour cells and tissues. Furthermore, protein expression of Na v 1.5 strongly correlates with increased metastasis and shortened cancer-specific survival in breast cancer patients. Together, these findings show positive feedback between extracellular acidification and movement of Na + into cancer cells which can facilitate invasion. They also highlight the clinical significance of Na v 1.5 as a potentiator of breast cancer metastasis and provide further evidence supporting the use of VGSC inhibitors in cancer treatment.

Abstract With nearly all cancer deaths a result of metastasis, elucidating novel pro-metastatic cellular adaptations could provide new therapeutic targets. Here, we show that overexpression of the EPS15-Homology Domain-containing 2 (EHD2) protein in a large subset of breast cancers (BCs), especially the triple-negative (TNBC) and HER2+ subtypes, correlates with shorter patient survival. The mRNAs for EHD2 and Caveolin-1/2, structural components of caveolae, show co-overexpression across breast tumors, predicting shorter survival in basal-like BC. EHD2 shRNA knockdown and CRISPR-Cas9 knockout of EHD2, together with mouse EHD2 rescue, in TNBC cell line models demonstrate a major positive role of EHD2 in promoting tumorigenesis and metastasis. Mechanistically, we link these roles of EHD2 to store-operated calcium entry (SOCE), with EHD2-dependent stabilization of plasma membrane caveolae ensuring high cell surface expression of the SOCE-linked calcium channel Orai1. The novel EHD2-SOCE oncogenic axis represents a potential therapeutic target in EHD2 and CAV1/2-overexpressing BC.

Abstract For more than two decades attempts have been made to identify a subset of women diagnosed with lesions with uncertain malignant potential (B3 lesions) who could safely be observed rather than being treated with surgical excision and/or chemoprevention. Various histopathological, clinical and imaging parameters for risk recommendation have been evaluated, with little impact on clinical practice. The primary reason for surgery is to rule out an upgrade lesion to either ductal carcinoma in situ (DCIS) or invasive breast cancer (IBC). While on average 30% of these patients are upgraded after diagnostic biopsy, a large number are over treated,making this an important harm of screening. Here we evaluated stromal lymphocytes from B3 biopsies (n=264) as a predictive biomarker for upgrade. A higher number of stromal lymphocytes were observed in upgraded B3 lesions than non-upgraded (p< 0.01, zero inflated binomial model) for both ductal and papillary lesions (n=174). This observation was validated in an independent cohort (p<0.001, p<0.05, zero binomial model, ductal and papillary lesions, respectively) (n=90). Our data suggested that the presence of ≥5% of lymphocytes in the surrounding specialised stroma of B3 lesions are predictive of B3 lesions being upgraded with a specificity of 93% and 87% in our discovery and validation cohorts, respectively. The area under the curve (AUC) for the discovery cohort using lymphocyte count and age as variables was 0.77 and was validated with an AUC of 0.81 in the validation cohort. In conclusion, we can identify a subset of the patients at risk of upgrade with high specificity. Assessing the tumour microenvironment including stromal lymphocytes may contribute to reducing unnecessary surgeries in the clinic.

AIMS: The clinical significance of radial scar/complex sclerosing lesion (RS/CSL) with high risk lesions (epithelial atypia) diagnosed on needle core biopsy (NCB) is not well defined. We aimed at assessing the upgrade rate to carcinoma in-situ (DCIS) and invasive on the surgical excision specimen in a large cohort of RS/CSL associated with atypia. METHODS: 161 women with NCB diagnosis of a RS/CSL with atypia and follow-up histology were studied. Histological findings including different forms of the atypical lesions and final histological outcome in the excision specimens were retrieved and analysed and the upgrade rate for malignancy and invasive carcinoma calculated. RESULTS: 76% of the cases were associated with an atypical ductal hyperplasia (ADH) whereas lobular neoplasia was seen in 24%. On final histology 38 cases were malignant (overall upgrade rate of 25%); 12 invasive and 27 DCIS. The upgrade differed according to the type of atypia and was highest for ADH (35%). When associated with lobular neoplasia the upgrade rate was 12%. The upgrade rates variability was also considerably lower and showing less variability when considering the upgrade to invasive carcinoma alone. CONCLUSION: The upgrade rate for ADH diagnosed on NCB with RS is similar to that of ADH without RS and therefore should be managed similarly. RS associated with LN is less frequently associated with malignant outcome. Most lesions exhibiting some degree of atypia showed similar upgrade rate to invasive carcinoma. Management of RS should be based on the concurrent atypical lesion.

As there is growing evidence for the tumor microenvironment's (TME) role in tumorigenesis, we sought to investigate the role of fibroblast-expressed kinases in triple negative breast cancer (TNBC). Using a high-throughput kinome screen combined with 3D invasion assays, we identified fibroblast-expressed PIK3Cd) as a key regulator of rogression. Although PIK3Cd has been mainly described in leucocytes, we detected high expression in primary fibroblasts derived from TNBC patients, while PIK3Cδ was undetectable in cancer epithelial cell lines. Genetic and pharmacologic gain- and loss-of functions experiments verified the contribution of f-PIK3Cd in TNBC cell invasion. By employing an integrated secretomics and transcriptomics analysis, we revealed a paracrine mechanism via which f-PIK3Cd; confers its pro-tumorigenic effects. Inhibition of f-PIK3Cd promoted the secretion of factors, including PLGF and BDNF, which subsequently led to upregulation of NR4A1 in TNBC cells where it acts as a tumor suppressor. Inhibition of PIK3Cd in an orthotopic BC mouse model reduced tumor growth only after inoculation with fibroblasts, indicating a role of f-PIK3Cd in cancer progression. Similar results were observed in the MMTV-PyMT transgenic BC mouse model, in addition to a decrease on tumor metastasis emphasizing the potential immune-independent effects of PIK3Cd inhibition. Finally, analysis of BC patient cohorts and TCGA datasets identified f-PIK3Cd (protein and mRNA levels) as an independent prognostic factor for overall and disease free survival, highlighting it as a therapeutic target for TNBC.

Abstract Despite strong preclinical data, the therapeutic benefit of the RANKL inhibitor denosumab in BC patients, beyond its bone-related effects, is unclear. Here, we investigated the prognostic value of RANK expression and its functionality in human BC. We analyzed RANK and RANKL expression in more than 1500 BC cases (777 being estrogen receptor-negative (ER - )) from four independent cohorts. We confirmed that RANK is more frequently expressed in ER - tumors, but it is also found in a subset of ER + tumors. In ER - BC, RANK expression was independently associated with poor outcome, especially in postmenopausal patients and those who received adjuvant chemotherapy. Gene expression analyses unraveled distinct biology associated with RANK in relation to ER expression and menopause, and evidenced enhanced RANK activation in ER - postmenopausal tumors, together with regulation of metabolic pathways. Functional studies and transcriptomic analyses in ER - RANK + patients-derived orthoxenografts demonstrated that activation of RANK signaling pathway promotes tumor cell proliferation and stemness, and regulates multiple biological processes including tumor immune surveillance and metabolism. Our results demonstrate that RANK expression is an independent poor prognosis biomarker in postmenopausal ER - BC patients and support the rational of using RANK pathway inhibitors in combination with chemotherapy in ER - BC.