The Krebs cycle enzyme fumarate hydratase (FH) is a human tumor suppressor whose inactivation is associated with the development of leiomyomata, renal cysts, and tumors. It has been proposed that activation of hypoxia inducible factor (HIF) by fumarate-mediated inhibition of HIF prolyl hydroxylases drives oncogenesis. Using a mouse model, we provide genetic evidence that Fh1-associated cyst formation is Hif independent, as is striking upregulation of antioxidant signaling pathways revealed by gene expression profiling. Mechanistic analysis revealed that fumarate modifies cysteine residues within the Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1), abrogating its ability to repress the Nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2)-mediated antioxidant response pathway, suggesting a role for Nrf2 dysregulation in FH-associated cysts and tumors.

Abstract Germline mutations in the FH gene encoding the Krebs cycle enzyme fumarate hydratase predispose to hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer (HLRCC) syndrome. FH‐deficient cells and tissues accumulate high levels of fumarate, which may act as an oncometabolite and contribute to tumourigenesis. A recently proposed role for fumarate in the covalent modification of cysteine residues to S ‐(2‐succinyl) cysteine (2SC) (termed protein succination) prompted us to assess 2SC levels in our existing models of HLRCC. Herein, using a previously characterized antibody against 2SC, we show that genetic ablation of FH causes high levels of protein succination. We next hypothesized that immunohistochemistry for 2SC would serve as a metabolic biomarker for the in situ detection of FH‐deficient tissues. Robust detection of 2SC was observed in Fh1 (murine FH)‐deficient renal cysts and in a retrospective series of HLRCC tumours ( n = 16) with established FH mutations. Importantly, 2SC was undetectable in normal tissues ( n = 200) and tumour types not associated with HLRCC ( n = 1342). In a prospective evaluation of cases referred for genetic testing for HLRCC, the presence of 2SC‐modified proteins (2SCP) correctly predicted genetic alterations in FH in every case. In two series of unselected type II papillary renal cancer (PRCC), prospectively analysed by 2SCP staining followed by genetic analysis, the biomarker accurately identified previously unsuspected FH mutations (2/33 and 1/36). The investigation of whether metabolites in other tumour types produce protein modification signature(s) that can be assayed using similar strategies will be of interest in future studies of cancer. Copyright © 2011 Pathological Society of Great Britain and Ireland. Published by John Wiley & Sons, Ltd.

The immune microenvironment influences tumour evolution and can be both prognostic and predict response to immunotherapy1,2. However, measurements of tumour infiltrating lymphocytes (TILs) are limited by a shortage of appropriate data. Whole-exome sequencing (WES) of DNA is frequently performed to calculate tumour mutational burden and identify actionable mutations. Here we develop T cell exome TREC tool (T cell ExTRECT), a method for estimation of T cell fraction from WES samples using a signal from T cell receptor excision circle (TREC) loss during V(D)J recombination of the T cell receptor-α gene (TCRA (also known as TRA)). TCRA T cell fraction correlates with orthogonal TIL estimates and is agnostic to sample type. Blood TCRA T cell fraction is higher in females than in males and correlates with both tumour immune infiltrate and presence of bacterial sequencing reads. Tumour TCRA T cell fraction is prognostic in lung adenocarcinoma. Using a meta-analysis of tumours treated with immunotherapy, we show that tumour TCRA T cell fraction predicts immunotherapy response, providing value beyond measuring tumour mutational burden. Applying T cell ExTRECT to a multi-sample pan-cancer cohort reveals a high diversity of the degree of immune infiltration within tumours. Subclonal loss of 12q24.31–32, encompassing SPPL3, is associated with reduced TCRA T cell fraction. T cell ExTRECT provides a cost-effective technique to characterize immune infiltrate alongside somatic changes. A robust, cost-effective technique based on whole-exome sequencing data can be used to characterize immune infiltrates, relate the extent of these infiltrates to somatic changes in tumours, and enables prediction of tumour responses to immune checkpoint inhibition therapy.

ABSTRACT Heterogeneity in SARS-CoV-2 vaccine responses is not understood. Here, we identify four patterns of live-virus neutralizing antibody responses: individuals with hybrid immunity (with confirmed prior infection); rare individuals with low responses (paucity of S1-binding antibodies); and surprisingly, two further groups with distinct serological repertoires. One group – broad responders – neutralize a range of SARS-CoV-2 variants, whereas the other – narrow responders – neutralize fewer, less divergent variants. This heterogeneity does not correlate with Ancestral S1-binding antibody, rather the quality of the serological response. Furthermore, IgD low CD27 - CD137 + B cells and CCR6 + CD4 + T cells are enriched in broad responders before dose 3. Notably, broad responders have significantly longer infection-free time after their third dose. Understanding the control and persistence of these serological profiles could allow personalized approaches to enhance serological breadth after vaccination.

The emergence of SARS-CoV-2 variants and COVID-19 vaccination have resulted in complex exposure histories. Rapid assessment of the effects of these exposures on neutralising antibodies against SARS-CoV-2 infection is crucial for informing vaccine strategy and epidemic management. We aimed to investigate heterogeneity in individual-level and population-level antibody kinetics to emerging variants by previous SARS-CoV-2 exposure history, to examine implications for real-time estimation, and to examine the effects of vaccine-campaign timing.