Background Molecularly targeted agents have been reported to have anti-tumour activity for patients whose tumours harbour the matching molecular alteration. These results have led to increased off-label use of molecularly targeted agents on the basis of identified molecular alterations. We assessed the efficacy of several molecularly targeted agents marketed in France, which were chosen on the basis of tumour molecular profiling but used outside their indications, in patients with advanced cancer for whom standard-of-care therapy had failed. Methods The open-label, randomised, controlled phase 2 SHIVA trial was done at eight French academic centres. We included adult patients with any kind of metastatic solid tumour refractory to standard of care, provided they had an Eastern Cooperative Oncology Group performance status of 0 or 1, disease that was accessible for a biopsy or resection of a metastatic site, and at least one measurable lesion. The molecular profile of each patient's tumour was established with a mandatory biopsy of a metastatic tumour and large-scale genomic testing. We only included patients for whom a molecular alteration was identified within one of three molecular pathways (hormone receptor, PI3K/AKT/mTOR, RAF/MEK), which could be matched to one of ten regimens including 11 available molecularly targeted agents (erlotinib, lapatinib plus trastuzumab, sorafenib, imatinib, dasatinib, vemurafenib, everolimus, abiraterone, letrozole, tamoxifen). We randomly assigned these patients (1:1) to receive a matched molecularly targeted agent (experimental group) or treatment at physician's choice (control group) by central block randomisation (blocks of size six). Randomisation was done centrally with a web-based response system and was stratified according to the Royal Marsden Hospital prognostic score (0 or 1 vs 2 or 3) and the altered molecular pathway. Clinicians and patients were not masked to treatment allocation. Treatments in both groups were given in accordance with the approved product information and standard practice protocols at each institution and were continued until evidence of disease progression. The primary endpoint was progression-free survival in the intention-to-treat population, which was not assessed by independent central review. We assessed safety in any patients who received at least one dose of their assigned treatment. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01771458. Findings Between Oct 4, 2012, and July 11, 2014, we screened 741 patients with any tumour type. 293 (40%) patients had at least one molecular alteration matching one of the 10 available regimens. At the time of data cutoff, Jan 20, 2015, 195 (26%) patients had been randomly assigned, with 99 in the experimental group and 96 in the control group. All patients in the experimental group started treatment, as did 92 in the control group. Two patients in the control group received a molecularly targeted agent: both were included in their assigned group for efficacy analyses, the patient who received an agent that was allowed in the experimental group was included in the experimental group for the purposes of safety analyses, while the other patient, who received a molecularly targeted agent and chemotherapy, was kept in the control group for safety analyses. Median follow-up was 11·3 months (IQR 5·8–11·6) in the experimental group and 11·3 months (8·1–11·6) in the control group at the time of the primary analysis of progression-free survival. Median progression-free survival was 2·3 months (95% CI 1·7–3·8) in the experimental group versus 2·0 months (1·8–2·1) in the control group (hazard ratio 0·88, 95% CI 0·65–1·19, p=0·41). In the safety population, 43 (43%) of 100 patients treated with a molecularly targeted agent and 32 (35%) of 91 patients treated with cytotoxic chemotherapy had grade 3–4 adverse events (p=0·30). Interpretation The use of molecularly targeted agents outside their indications does not improve progression-free survival compared with treatment at physician's choice in heavily pretreated patients with cancer. Off-label use of molecularly targeted agents should be discouraged, but enrolment in clinical trials should be encouraged to assess predictive biomarkers of efficacy. Funding Institut Curie.

Abstract Uveal melanoma, the most common eye malignancy, causes severe visual morbidity and is fatal in approximately 50% of patients. Primary uveal melanoma can be cured by surgery or radiotherapy, but the metastatic disease is treatment refractory. To understand comprehensively uveal melanoma genetics, we conducted single-nucleotide polymorphism arrays and whole-genome sequencing on 12 primary uveal melanomas. We observed only approximately 2,000 predicted somatic single-nucleotide variants per tumor and low levels of aneuploidy. We did not observe an ultraviolet radiation DNA damage signature, but identified SF3B1 mutations in three samples and a further 15 mutations in an extension cohort of 105 samples. SF3B1 mutations were associated with good prognosis and were rarely coincident with BAP1 mutations. SF3B1 encodes a component of the spliceosome, and RNA sequencing revealed that SF3B1 mutations were associated with differential alternative splicing of protein coding genes, including ABCC5 and UQCC, and of the long noncoding RNA CRNDE. Significance: Our data show that despite its dismal prognosis, uveal melanoma is a relatively simple genetic disease characterized by recurrent chromosomal losses and gains and a low mutational burden. We show that SF3B1 is recurrently mutated in uveal melanoma, and the mutations are associated with aberrant alternative splicing. Cancer Discov; 3(10); 1122–9. ©2013 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1083

Background Breast cancer is characterised by genomic alterations. We did a multicentre molecular screening study to identify abnormalities in individual patients with the aim of providing targeted therapy matched to individuals' genomic alterations. Methods From June 16, 2011, to July 30, 2012, we recruited patients who had breast cancer with a metastasis accessible for biopsy in 18 centres in France. Comparative genomic hybridisation (CGH) array and Sanger sequencing on PIK3CA (exon 10 and 21) and AKT1 (exon 4) were used to assess metastatic biopsy samples in five centres. Therapeutic targets were decided on the basis of identified genomic alterations. The primary objective was to include 30% of patients in clinical trials testing a targeted therapy and, therefore, the primary outcome was the proportion of patients to whom a targeted therapy could be offered. For the primary endpoint, the analyses were done on the overall population registered for the trial. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01414933. Findings 423 patients were included, and biopsy samples were obtained from 407 (metastatic breast cancer was not found in four). CGH array and Sanger sequencing were feasible in 283 (67%) and 297 (70%) patients, respectively. A targetable genomic alteration was identified in 195 (46%) patients, most frequently in PIK3CA (74 [25%] of 297 identified genomic alterations), CCND1 (53 [19%]), and FGFR1 (36 [13%]). 117 (39%) of 297 patients with genomic tests available presented with rare genomic alterations (defined as occurring in less than 5% of the general population), including AKT1 mutations, and EGFR, MDM2, FGFR2, AKT2, IGF1R, and MET high-level amplifications. Therapy could be personalised in 55 (13%) of 423 patients. Of the 43 patients who were assessable and received targeted therapy, four (9%) had an objective response, and nine others (21%) had stable disease for more than 16 weeks. Serious (grade 3 or higher) adverse events related to biopsy were reported in four (1%) of enrolled patients, including pneumothorax (grade 3, one patient), pain (grade 3, one patient), haematoma (grade 3, one patient), and haemorrhagic shock (grade 3, one patient). Interpretation Personalisation of medicine for metastatic breast cancer is feasible, including for rare genomic alterations. Funding French National Cancer Institute, Breast Cancer Research Foundation, Odyssea, Operation Parrains Chercheurs.

Abstract Muscle-invasive bladder cancer (BLCA) is an aggressive disease. Consensus BLCA transcriptomic subtypes have been proposed, with two major Luminal and Basal subgroups, presenting distinct molecular and clinical characteristics. However, how these distinct subtypes are regulated remains unclear. We hypothesized that epigenetic activation of distinct super-enhancers could drive the transcriptional programs of BLCA subtypes. Through integrated RNA-sequencing and epigenomic profiling of histone marks in primary tumours, cancer cell lines, and normal human urothelia, we established the first integrated epigenetic map of BLCA and demonstrated the link between subtype and epigenetic control. We identified the repertoire of activated super-enhancers and highlighted Basal, Luminal and Normal-associated SEs. We revealed the super-enhancer-regulated networks of candidate master transcription factors for Luminal and Basal subgroups including FOXA1 and ZBED2 respectively. FOXA1 CRISPR-Cas9 mutation triggered a shift from Luminal to Basal phenotype, confirming its role in Luminal identity regulation and induced ZBED2 overexpression. In parallel, we showed that both FOXA1 and ZBED2 play concordant roles in preventing inflammatory response in cancer cells through STAT2 inhibition. Our study furthers the understanding of epigenetic regulation of muscle-invasive BLCA and identifies a co-regulated network of super-enhancers and associated transcription factors providing potential targets for the treatment of this aggressive disease.

Abstract Background Information The control of epithelial cell polarity is key to their function. Its dysregulation is a major cause of tissue transformation. In polarized epithelial cells,the centrosome is off‐centred toward the apical pole. This asymmetry determines the main orientation of the microtubule network and intra‐cellular traffic. However, the mechanism regulating centrosome positioning at the apical pole of polarized epithelial cells is still poorly undertood. Results In this study we used transcriptomic data from breast cancer cells to identify molecular changes associated with the different stages of tumour transformation. We correlated these changes with variations in centrosome position or with cell progression along the epithelial‐to‐mesenchymal transition (EMT), a process that involves centrosome repositioning. We found that low levels of epiplakin, desmoplakin and periplakin correlated with centrosome mispositioning in cells that had progressed through EMT or tissue transformation. We further tested the causal role of these plakins in the regulation of centrosome position by knocking down their expression in a non‐tumorigenic breast epithelial cell line (MCF10A). The downregulation of periplakin reduced the length of intercellular junction, which was not affected by the downregulation of epiplakin or desmoplakin. However, down‐regulating any of them disrupted centrosome polarisation towards the junction without affecting microtubule stability. Conclusions Altogether, these results demonstrated that epiplakin, desmoplakin and periplakin are involved in the maintenance of the peripheral position of the centrosome close to inter‐cellular junctions. They also revealed that these plakins are downregulated during EMT and breast cancer progression, which are both associated with centrosome mispositioning. Significance These results revealed that the down‐regulation of plakins and the consequential centrosome mispositioning are key signatures of disorganised cytoskeleton networks, inter‐cellular junction weakening, shape deregulation and the loss of polarity in breast cancer cells. These metrics could further be used as a new readouts for early phases of tumoral development.

Abstract Homologous recombination deficiency (HRD) leads to genomic instability that marks HRD tumor genome with a specific genomic scar. Present in many cancers, HRD is important to be detected as it is associated with a hyper-sensitivity to some classes of drugs, in particular the PARP inhibitors. Here, we investigated the use of structural variants (SVs) detected by the Optical Genome Mapping (OGM) technology as biomarkers to identify HRD tumors. We analyzed SVs data obtained by OGM from 37 samples of triple-negative breast cancer or high grade ovarian cancer with the known HRD status. We found that HRD cases were enriched with duplications and reciprocal translocations, while nonHRD cases were enriched with inversions. The number of translocations, defined as inter-chromosomal or intra-chromosomal rearrangements of more 5Mb were similar in HRD and nonHRD cases. We defined isolated translocations as the subset of translocations having no other translocation within 2 megabase zone around both junctions, and demonstrated that the number of isolated translocations perfectly discriminated HRD and nonHRD cases in the training series. Validation series consisting from 26 cases showed 20% false positive and zero false negative error rate, which proved isolated translocations to be 100% sensitive and 80% specific SV marker of HRD. Our results demonstrate that the OGM technology is an affordable way of getting an insight of the structural variants present in solid tumors, even with low tumoral cellularity. It represents a promising technology for HRD diagnosis, where a single marker already gives 80% correct recognition.

Abstract Uveal Melanoma (UM) is a rare cancer resulting from transformation of melanocytes residing in the uveal tract. Integrative analysis has identified four molecular and clinical subsets in UM. To improve our molecular understanding of UM we performed extensive multi-omics characterization comparing two aggressive UM patient-derived xenograft models with normal choroidal melanocytes, including DNA optical mapping, specific histone modifications, and DNA topology analysis by Hi-C. Our gene expression and cytogenetic analyses suggest that genomic instability is a hallmark of UM. We also identified a recurrent deletion in the BAP1 promoter resulting in loss of expression and associated with high risk of metastases in UM patients. Hi-C revealed chromatin topology changes associated with up-regulation of PRAME , an independent prognostic biomarker in UM and potential therapeutic target. Our findings illustrate how multi-omics approaches can improve the understanding of tumorigenesis and reveals two novel mechanisms of gene expression dysregulation in UM.

Abstract Identifying new therapeutic strategies for triple-negative breast cancer (TNBC) patients is a priority as these patients are highly prone to relapse after chemotherapy. Here, we found that protein arginine methyltransferase 1 (PRMT1) is highly expressed in all breast cancer subtypes. Its depletion decreases cell survival by inducing DNA damage and apoptosis in various breast cancer cell lines. Transcriptomic analysis and chromatin immunoprecipitation revealed that PRMT1 regulates the epidermal growth factor receptor (EGFR) and the Wnt signaling pathways, reported to be activated in TNBC. The enzymatic activity of PRMT1 is also required to stimulate the canonical Wnt pathway. Recently developed type I PRMT inhibitors decrease breast cancer cell proliferation and show anti-tumor activity in a TNBC xenograft model. These inhibitors display synergistic interactions with some chemotherapies used to treat TNBC patients, as well as the EGFR inhibitor, erlotinib. Therefore, targeting PRMT1 in combination with drugs used in the clinic may improve current treatments for TNBC patients. Significance This study highlights the requirement of PRMT1 for breast cancer cell survival and demonstrates the potential of targeting type I PRMTs in combination with chemotherapies in triple-negative breast cancer.

Background: Eusociality is the highest level of social organization and naked mole-rats (NMR)s are amongst the few mammals showing this unique social behavior; nevertheless, little is known about the molecular mechanisms underlying the eusociality of NMRs. Results: Gene expression profiling of NMR brain and gonads (ovary and testis), from animals belonging to different reproductive castes, revealed robust gene expression differences between reproductive and non-reproductive members of NMR colonies. In the brain, dopaminergic pathways appear to be potential players in NMR eusocial behaviour. Breeding animals (queens and breeding males) showed increased expression of genes involved in dopamine metabolism. Using immunohistochemistry, we notably found these differences to be in dopaminergic hypothalamic areas, which provide inhibitory control over the secretion of prolactin, amongst other regions. Furthermore, plasma prolactin concentrations were elevated in many non-breeders (of both sexes), often reaching levels exceeding that of pregnant or lactating queens, suggesting a role for hyperprolactinaemia in socially-induced reproductive suppression. We also found that the ovaries of non-breeding females are arrested at pre-pubertal stage. They contained fewer supporting stromal cells compared to queens, and had very low expression of the aromatase gene Cyp19A1 (a key enzyme in estrogen synthesis) compared to non-breeding females. In the testes, genes involved in post meiosis spermatogenesis and sperm maturation (Prm1, Prm2, Odf3 and Akap4) were highly expressed in breeding males compared to non-breeders, explaining the low sperm number and impaired sperm motility characteristic of non-breeding males. Conclusions: Our study suggests that extreme reproductive skew, one of the defining features of eusociality, is associated with changes in expression of key components of dopamine pathways, which could lead to hypogonadism and a lifetime of socially-induced sterility for most NMRs.

As epithelia are the interface between the organism and the external environment, they are often subject to damage and must be frequently renewed. However, maintaining epithelial integrity during this renewal is challenging, and loss of cell polarity is a potent inducer of tumorigenesis. In this study, we used transcriptomic data from breast cancer cells at different stages of tumor development to identify molecular changes associated with the early stages of tumor transformation. We correlated these protein expression profiles with either cell polarity defects or cell progression along the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). We identified plakins, namely epiplakin (EPPK1), desmoplakin (DSP) and periplakin (PPL), that were downregulated in cells that had lost their epithelial polarity and also downregulated in cells that had progressed through EMT. We further tested them experimentally by knocking down their expression in a non-tumorigenic epithelial breast cell line (MCF10A). We demonstrated their causal role in the loss of polarity, as revealed by the misorientation of the nuclear centrosome vector. We also found that vimentin, a marker of EMT, was overexpressed in plakin knocked-down cells, suggesting that plakins may have both a structural and a regulatory role in maintaining the epithelial state.