Summary Background Acne vulgaris is a disorder of the sebaceous follicles. Propionibacterium acnes can be involved in inflammatory acne. Objectives This case–control study aimed at investigating the occurrence and localization of P. acnes in facial biopsies in acne and to characterize the P. acnes phylotype in skin compartments. Methods Specific monoclonal and polyclonal antibodies were applied to skin biopsies of 38 patients with acne and matching controls to localize and characterize P. acnes and to determine expression of co‐haemolysin CAMP factor, a putative virulence determinant. Results Follicular P. acnes was demonstrated in 18 (47%) samples from patients with acne and eight (21%) control samples [odds ratio (OR) 3·37, 95% confidence interval (CI) 1·23–9·23; P =0·017]. In 14 (37%) samples from patients with acne, P. acnes was visualized in large macrocolonies/biofilms in sebaceous follicles compared with only five (13%) control samples (OR 3·85, 95% CI 1·22–12·14; P =0·021). Macrocolonies/biofilms consisting of mixed P. acnes phylotypes expressing CAMP1 were detected in both case and control samples. Only four samples tested positive for the presence of Staphylococcus spp. and fungi were not observed. Conclusions We have for the first time visualized different P. acnes phylotypes in macrocolonies/biofilms in sebaceous follicles of skin biopsies. Our results support the hypothesis that P. acnes can play a role in the pathogenesis of acne as acne samples showed a higher prevalence of follicular P. acnes colonization, both in terms of follicles containing P. acnes and the greater numbers of bacteria in macrocolonies/biofilms than in control samples.

Abstract In the last years, several efforts have been made to classify colorectal cancer (CRC) into well-defined molecular subgroups, representing the intrinsic inter-patient heterogeneity, known as Consensus Molecular Subtypes (CMSs). In this work, we performed a meta-analysis of 1700 CRC patients stratified into four CMSs. We identified a negative correlation between a high level of anaplastic lymphoma kinase (ALK) expression and relapse-free survival, exclusively in CMS1 subtype. Stemming from this observation, we tested several CMSs in vitro models with crizotinib (CZB) or alectinib (ALC), potent ALK inhibitors, already approved for clinical use. ALK interception strongly inhibits cell proliferation already at nanomolar doses, specifically in CMS1 cell lines, while no effect was found in CMS2/3/4 groups. Furthermore, in vivo imaging identified a role for ALK in the dynamic formation of 3D spheroids, which was impaired by the pharmacological inhibition of ALK. Consistently, CZB was responsible for the dampened activation of ALK along with the downstream AKT cascade. Mechanistically, we found a specific pro-apoptotic effect of ALK inhibition in CMS1 cell lines, both in 2D and 3D. Confocal analysis suggests that inhibition in CMS1 cells enhances cell-cell adhesion when growing in 3D. In agreement with our findings, an ALK signature encompassing 65 genes statistically associated with worse relapse-free survival in CMS1 subtype. Finally, the efficacy of ALK inhibition treatment was demonstrated in patient-derived organoids. Collectively, our findings suggest that ALK inhibition may represent an attractive therapy for CRC, and CMS classification may provide a useful tool to identify patients who could benefit from this treatment. These findings offer rationale and pharmacological strategies for the treatment of CMS1 CRC.

Solute Carrier Family 3, Member 2 (SLC3A2 or 4F2hc) is a multifunctional glycoprotein that mediates integrin-dependent signaling, acts as a trafficking chaperone for amino acid transporters, and is involved in polyamine transportation. We identified SLC3A2 as a potential Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) interacting partner in a BioID-proximity labeling screen in neuroblastoma (NB) cells. In this work we show that endogenous SLC3A2 and ALK interact in NB cells and that this SLC3A2:ALK interaction was abrogated upon treatment with the ALK inhibitor lorlatinib. We show here that loss of ALK activity leads to decreased SLC3A2 expression and reduced SLC3A2 protein stability in a panel of NB cell lines, while stimulation of ALK with ALKAL2 ligand resulted in increased SLC3A2 protein levels. We further identified MARCH11, an E3 ligase, as a regulator of SLC3A2 ubiquitination downstream of ALK. Further, knockdown of SLC3A2 resulted in inhibition of NB cell growth. To investigate the therapeutic potential of SLC3A2 targeting, we performed monotreatment of NB cells with AMXT-1501 (a polyamine transport inhibitor), which showed only moderate effects in NB cells. In contrast, a combination lorlatinib/AMXT-1501 treatment resulted in synergistic inhibition of cell growth in ALK-driven NB cell lines. Taken together, our results identify a novel role for the ALK receptor tyrosine kinase (RTK), working in concert with the MARCH11 E3 ligase, in regulating SLC3A2 protein stability and function in NB cells. The synergistic effect of combined ALK and polyamine transport inhibition shows that ALK/MARCH11/SLC3A2 regulation of amino acid transport is important for oncogenic growth and survival in NB cells.

Abstract High-risk neuroblastoma (NB) is a significant clinical challenge. MYCN and ALK, which are often involved in high-risk NB, lead to increased replication stress in cancer cells, suggesting therapeutic strategies. We previously identified an ATR/ALK inhibitor (ATRi/ALKi) combination as such a strategy in two independent genetically modified mouse NB models. Here, we identify an underlying molecular mechanism, in which ALK signalling leads to phosphorylation of ATR and CHK1, supporting an effective DNA damage response. The importance of ALK inhibition is supported by mouse data, in which ATRi monotreatment resulted in a robust initial response, but subsequent relapse, in contrast to a 14-day ALKi/ATRi combination treatment that resulted in a robust and sustained response. Finally, we show that the remarkable response to the 14-day combined ATR/ALK inhibition protocol reflects a robust differentiation response, reprogramming tumour cells to a neuronal/Schwann cell lineage identity. Our results identify a unique ability of ATR inhibition to trigger neuroblastoma differentiation and underscore the importance of further exploring combined ALK/ATR inhibition in NB, particularly in high-risk patient groups with oncogene-induced replication stress.

Abstract Numerous roles for the Alk receptor tyrosine kinase have been described in Drosophila , including functions in the central nervous system (CNS), however the molecular details are poorly understood. To gain mechanistic insight, we employed Targeted DamID (TaDa) transcriptional profiling to identify targets of Alk signaling in the larval CNS. TaDa was employed in larval CNS tissues, while genetically manipulating Alk signaling output. The resulting TaDa data were analysed together with larval CNS scRNA-seq datasets performed under similar conditions, identifying a role for Alk in the transcriptional regulation of neuroendocrine gene expression. Further integration with bulk/scRNA-seq and protein datasets from larval brains in which Alk signaling was manipulated, identified a previously uncharacterized Drosophila neuropeptide precursor encoded by CG4577 as an Alk signaling transcriptional target. CG4577 , which we named Sparkly (Spar), is expressed in a subset of Alk-positive neuroendocrine cells in the developing larval CNS, including circadian clock neurons. In agreement with our TaDa analysis, overexpression of the Drosophila Alk ligand Jeb resulted in increased levels of Spar protein in the larval CNS. We show that Spar protein is expressed in circadian (Clock) neurons, and flies lacking Spar exhibit defects in sleep and circadian activity control. In summary, we report a novel activity regulating neuropeptide precursor gene that is regulated by Alk signaling in the Drosophila CNS.

Abstract Patients with ALK-driven neuroblastoma may respond to tyrosine kinase inhibitors, but resistance to treatment occurs and methods currently used for detection of residual disease have limited sensitivity. Here we present a national unselected cohort of five patients with relapsed or refractory ALK-driven neuroblastoma treated with lorlatinib as monotherapy, and test the potential of targeted circulating tumor DNA (ctDNA) analysis as a guide for treatment decisions in these patients. We developed a sequencing panel for ultrasensitive detection of ALK mutations associated with neuroblastoma or resistance to tyrosine kinase inhibitors and used it for ctDNA analysis in 83 plasma samples collected longitudinally from the four patients who harbored somatic ALK mutations. All four patients with ALK p.R1275Q experienced major responses and were alive 35–61 months after starting lorlatinib. A fifth patient with ALK p.F1174L initially had a partial response but relapsed after 10 months of treatment. In all cases, ctDNA was detected at the start of lorlatinib single agent treatment and declined gradually, correlating with clinical responses. In the two patients exhibiting relapse, ctDNA was increased nine and three months before clinical detection of disease progression, respectively. In one patient harboring HRAS p.Q61L in the relapsed tumor, retrospective ctDNA analysis showed that the mutation appeared de novo after eight months of lorlatinib treatment. We conclude that some patients with relapsed or refractory high-risk neuroblastoma show durable responses to lorlatinib as monotherapy, and targeted ctDNA analysis is effective for evaluation of treatment and early detection of relapse in ALK-driven neuroblastoma.

Abstract Activating Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) receptor tyrosine kinase (RTK) mutations occur in pediatric neuroblastoma and are associated with poor prognosis. To study ALK-activating mutations in a genetically controllable system we employed CRIPSR/Cas9, incorporating orthologues of the human oncogenic mutations ALK F1174L and ALK Y1278S in the Drosophila Alk locus. Alk F1251L and Alk Y1355S mutant Drosophila exhibit enhanced Alk signaling phenotypes, but unexpectedly depend on the Jelly belly (Jeb) ligand for activation. Both Alk F1251L and Alk Y1355S mutant larval brains display hyperplasia, represented by increased numbers of Alk-positive neurons. Despite this hyperplasic phenotype, no brain tumors were observed in mutant animals. We show that hyperplasia in Alk mutants was not caused by significantly increased rates of proliferation, but rather by decreased levels of apoptosis in the larval brain. Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), we identify perturbations during temporal fate specification in Alk Y1355S mutant mushroom body lineages. These findings shed light on the role of Alk in neurodevelopmental processes and highlight the potential of activating Alk mutations to perturb specification and promote survival in neuronal lineages.

Anaplastic Lymphoma Kinase inhibitors (ALK TKIs) are approved for the treatment of ALK-positive non-small cell lung cancer (NSCLC) and are in clinical trial for ALK-aberrant high-risk neuroblastoma (NB) patients, particularly loratinib. However, resistance to ALK inhibitors can occur in patients, via the activation of bypass-signalling pathways, and there is a need to identify these mechanisms as well as drugs that inhibit them to design therapeutic approaches that prevent resistance, and to treat ALK TKI relapsed/refractory disease. Using genome-wide CRISPR-Cas9 overexpression screens, we identified and validated FGFR2 as a desensitizer to lorlatinib in aberrant ALK-expressing high-risk NB. FGFR2 and FGFR2-associated pathways are up-regulated in lorlatinib-resistant NB cells. Moreover, high-throughput screens using a library of 1,430 FDA approved drugs identified kinase inhibitors including those targeting FGFR2 as efficacious in reducing the survival of lorlatinib resistant NB cells. Hence, the FGFR pathway was investigated as a therapeutic target applying the pan-FGFR inhibitor erdafitinib or the multi-kinase inhibitor ponatinib, resulting in reduced survival of lorlatinib-resitant cells in comparison to their lorlatinib-sensitive counterparts. Moreover, both FGFR inhibitors act synergistically with lorlatinib in vitro and in vivo, using patient-derived xenografts (PDXs) and genetically engineered models (GEMM) of ALK-expressing NB. FGFR2 mRNA expression also correlate with a poorer prognosis for NB patients, regardless of sub-type, suggesting that a broader range of patients may benefit from FGFR inhibitors. Overall, our data suggests that FGFR2 potentially plays roles in lorlatinib resistance in NB and that combined pharmacological inhibition of ALK and FGFR constitutes a therapeutic approach to treat high-risk NB.

Mutations in Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) are implicated in somatic and familial neuroblastoma, a paediatric tumour of neural crest-derived tissues. Recently, biochemical analyses have identified secreted small ALKAL proteins (FAM150, AUG) as potential ligands for human ALK and the related Leukocyte Tyrosine Kinase (LTK). In the zebrafish Danio rerio, DrLtk, which is similar to human ALK in sequence and domain structure, controls the development of iridophores, neural crest-derived pigment cells. Hence, the zebrafish system allows studying Alk/Ltk and Alkals involvement in neural crest regulation in vivo. Using zebrafish pigment pattern formation, Drosophila eye patterning, and cell culture-based assays, we show that zebrafish Alkals potently activate zebrafish Ltk and human ALK driving downstream signalling events. Overexpression of the three Dr Alkals cause ectopic iridophore development whereas loss of function alleles lead to spatially distinct patterns of iridophore loss in zebrafish larvae and adults. alkal loss of function triple mutants completely lack iridophores and are larval lethal as is the case for ltk null mutants. Our results provide the first in vivo evidence of (i) activation of ALK/LTK family receptors by ALKALs and (ii) an involvement of these ligand-receptor complexes in neural crest development.

Abstract Development of the midgut visceral muscle of Drosophila crucially depends on Anaplastic Lymphoma Kinase (Alk) receptor tyrosine kinase (RTK) signalling, which is needed to specify founder cells (FCs) in the circular visceral mesoderm (VM). While activation of the Alk receptor by its ligand Jelly Belly (Jeb) is well characterized, only a small number of target molecules have been identified. Here, we assayed RNA polymerase II (Pol II) occupancy in VM cells by using the targeted DamID (TaDa) approach. To identify Alk targets we employed comparative analysis of embryos overexpressing Jeb versus embryos with abrogated Alk activity, revealing differential expression of a number of genes, including the Snail/Scratch family transcription factor Kahuli ( Kah ). Upon further in vivo validation, we confirmed that Alk signalling regulates Kah mRNA expression in the VM. We show that Kah mutants display defects in the formation of midgut constrictions, similar to that of pointed ( pnt ) mutants. Analysis of publicly available ChIP data defined a Kah target-binding site similar to that of Snail. In addition, we compared genes that were differentially expressed in Kah mutants with publicly available Kah- and Pnt-ChIP datasets identifying a set of common target genes putatively regulated by Kah and Pnt in midgut constriction. Taken together, we (i) report a rich dataset of Alk responsive loci in the embryonic VM, (ii) provide the first functional characterization of the Kah transcription factor, identifying a role in embryonic midgut constriction, and (iii) suggest a model in which Kah and Pnt cooperate in embryonic midgut morphogenesis.