MHC–peptide complexes mediate key functions in adaptive immunity. In a classical view, MHC-I molecules present peptides from intracellular source proteins, whereas MHC-II molecules present antigenic peptides from exogenous and membrane proteins. Nevertheless, substantial crosstalk between these two pathways has been observed. We investigated the influence of autophagy on the MHC-II ligandome and demonstrated that peptide presentation is altered considerably upon induction of autophagy. The presentation of peptides from intracellular and lysosomal source proteins was strongly increased on MHC-II in contrast with peptides from membrane and secreted proteins. In addition, autophagy influenced the MHC-II antigen-processing machinery. Our study illustrates a profound influence of autophagy on the class II peptide repertoire and suggests that this finding has implications for the regulation of CD4 + T cell-mediated processes.

Cancer incidence is rising and this global challenge is further exacerbated by tumour resistance to available medicines. A promising approach to meet the need for improved cancer treatment is drug repurposing. Here we highlight the potential for repurposing disulfiram (also known by the trade name Antabuse), an old alcohol-aversion drug that has been shown to be effective against diverse cancer types in preclinical studies. Our nationwide epidemiological study reveals that patients who continuously used disulfiram have a lower risk of death from cancer compared to those who stopped using the drug at their diagnosis. Moreover, we identify the ditiocarb–copper complex as the metabolite of disulfiram that is responsible for its anti-cancer effects, and provide methods to detect preferential accumulation of the complex in tumours and candidate biomarkers to analyse its effect on cells and tissues. Finally, our functional and biophysical analyses reveal the molecular target of disulfiram’s tumour-suppressing effects as NPL4, an adaptor of p97 (also known as VCP) segregase, which is essential for the turnover of proteins involved in multiple regulatory and stress-response pathways in cells. Disulfiram is metabolized into copper–diethyldithiocarbamate, which binds to NPL4 and induces its aggregation in cells, leading to blockade of the p97–NPL4–UFD1 pathway and induction of a complex cellular phenotype that results in cell death. Disulfiram (trade names Antabuse and Antabus) has been used to treat alcohol dependence for several decades. Jiri Bartek and colleagues report epidemiological data from Danish nationwide registries showing that individuals who continued to take disulfiram after a cancer diagnosis had lower cancer-related mortality than individuals who stopped taking the drug. The authors show that disulfiram has anti-cancer effects in vitro and in vivo and identify the NPL4 protein as a drug target. NPL4 is involved in protein turnover, including stress-response pathways that promote tumorigenesis. These findings suggest that re-purposing disulfiram as an anti-cancer drug is a potential future therapeutic strategy.

Bortezomib (Velcade), a dipeptide boronate 20S proteasome inhibitor and an approved treatment option for multiple myeloma, is associated with a treatment-emergent, painful peripheral neuropathy (PN) in more than 30% of patients. Carfilzomib, a tetrapeptide epoxyketone proteasome inhibitor, currently in clinical investigation in myeloma, is associated with low rates of PN. We sought to determine whether PN represents a target-mediated adverse drug reaction (ADR).Neurodegenerative effects of proteasome inhibitors were assessed in an in vitro model utilizing a differentiated neuronal cell line. Secondary targets of both inhibitors were identified by a multifaceted approach involving candidate screening, profiling with an activity-based probe, and database mining. Secondary target activity was measured in rats and patients receiving both inhibitors.Despite equivalent levels of proteasome inhibition, only bortezomib reduced neurite length, suggesting a nonproteasomal mechanism. In cell lysates, bortezomib, but not carfilzomib, significantly inhibited the serine proteases cathepsin G (CatG), cathepsin A, chymase, dipeptidyl peptidase II, and HtrA2/Omi at potencies near or equivalent to that for the proteasome. Inhibition of CatG was detected in splenocytes of rats receiving bortezomib and in peripheral blood mononuclear cells derived from bortezomib-treated patients. Levels of HtrA2/Omi, which is known to be involved in neuronal survival, were upregulated in neuronal cells exposed to both proteasome inhibitors but was inhibited only by bortezomib exposure.These data show that bortezomib-induced neurodegeneration in vitro occurs via a proteasome-independent mechanism and that bortezomib inhibits several nonproteasomal targets in vitro and in vivo, which may play a role in its clinical ADR profile.

Importance

 Immunotherapy with checkpoint inhibitors targeting the PD-1 (programmed cell death 1) axis has brought notable progress in patients with non–small cell lung cancer (NSCLC) and other cancers. However, autoimmune toxic effects are frequent and poorly understood, making it important to understand the pathophysiologic processes of autoimmune adverse effects induced by checkpoint inhibitor therapy. 

Objective

 To gain mechanistic insight into autoimmune skin toxic effects induced by anti–PD-1 treatment in patients with non–small cell lung cancer. 

Design, Setting, and Participants

 This prospective cohort study was conducted from July 1, 2016, to December 31, 2018. Patients (n = 73) with non–small cell lung cancer who received anti–PD-1 therapy (nivolumab or pembrolizumab) were recruited from 4 different centers in Switzerland (Kantonsspital St Gallen, Spital Grabs, Spital Wil, and Spital Flawil). Peripheral blood mononuclear cells, tumor biopsy specimens and biopsies from sites of autoimmune skin toxic effects were collected over a 2-year period, with patient follow-up after 1 year. 

Main Outcomes and Measures

 Response to treatment, overall survival, progression-free survival, and development of autoimmune toxic effects (based on standard laboratory values and clinical examinations). 

Results

 Of the cohort of 73 patients with NSCLC (mean [SD] age, 68.1 [8.9] years; 44 [60%] men), 25 (34.2% [95% CI, 24.4%-45.7%]) developed autoimmune skin toxic effects, which were more frequent in patients with complete remission or partial remission (68.2% [95% CI, 47.3%-83.6%]) than those with progressive or stable disease (19.6% [95% CI, 11.0%-32.5%]) (χ² = 14.02,P < .001). Nine T-cell antigens shared between tumor tissue and skin were identified. These antigens were able to stimulate CD8⁺and CD4⁺T cells in vitro. Several of the antigen-specific T cells found in blood samples were also present in autoimmune skin lesions and lung tumors of patients who responded to anti–PD-1 therapy. 

Conclusions and Relevance

 These findings highlight a potential mechanism of checkpoint inhibitor–mediated autoimmune toxic effects and describe the association between toxic effects and response to therapy; such an understanding will help in controlling adverse effects, deciphering new cancer antigens, and further improving immunotherapy.

The emergence of highly active novel agents has led some to question the role of autologous haematopoietic stem-cell transplantation (HSCT) and subsequent consolidation therapy in newly diagnosed multiple myeloma. We therefore compared autologous HSCT with bortezomib-melphalan-prednisone (VMP) as intensification therapy, and bortezomib-lenalidomide-dexamethasone (VRD) consolidation therapy with no consolidation.In this randomised, open-label, phase 3 study we recruited previously untreated patients with multiple myeloma at 172 academic and community practice centres of the European Myeloma Network. Eligible patients were aged 18-65 years, had symptomatic multiple myeloma stage 1-3 according to the International Staging System (ISS), measurable disease (serum M protein >10 g/L or urine M protein >200 mg in 24 h or abnormal free light chain [FLC] ratio with involved FLC >100 mg/L, or proven plasmacytoma by biopsy), and WHO performance status grade 0-2 (grade 3 was allowed if secondary to myeloma). Patients were first randomly assigned (1:1) to receive either four 42-day cycles of bortezomib (1·3 mg/m2 administered intravenously or subcutaneously on days 1, 4, 8, 11, 22, 25, 29, and 32) combined with melphalan (9 mg/m2 administered orally on days 1-4) and prednisone (60 mg/m2 administered orally on days 1-4) or autologous HSCT after high-dose melphalan (200 mg/m2), stratified by site and ISS disease stage. In centres with a double HSCT policy, the first randomisation (1:1:1) was to VMP or single or double HSCT. Afterwards, a second randomisation assigned patients to receive two 28-day cycles of consolidation therapy with bortezomib (1·3 mg/m2 either intravenously or subcutaneously on days 1, 4, 8, and 11), lenalidomide (25 mg orally on days 1-21), and dexamethasone (20 mg orally on days 1, 2, 4, 5, 8, 9, 11, and 12) or no consolidation; both groups received lenalidomide maintenance therapy (10 mg orally on days 1-21 of a 28-day cycle). The primary outcomes were progression-free survival from the first and second randomisations, analysed in the intention-to-treat population, which included all patients who underwent each randomisation. All patients who received at least one dose of study drugs were included in the safety analyses. This study is registered with the EU Clinical Trials Register (EudraCT 2009-017903-28) and ClinicalTrials.gov (NCT01208766), and has completed recruitment.Between Feb 25, 2011, and April 3, 2014, 1503 patients were enrolled. 1197 patients were eligible for the first randomisation, of whom 702 were assigned to autologous HSCT and 495 to VMP; 877 patients who were eligible for the first randomisation underwent the second randomisation to VRD consolidation (n=449) or no consolidation (n=428). The data cutoff date for the current analysis was Nov 26, 2018. At a median follow-up of 60·3 months (IQR 52·2-67·6), median progression-free survival was significantly improved with autologous HSCT compared with VMP (56·7 months [95% CI 49·3-64·5] vs 41·9 months [37·5-46·9]; hazard ratio [HR] 0·73, 0·62-0·85; p=0·0001). For the second randomisation, the number of events of progression or death at data cutoff was lower than that preplanned for the final analysis; therefore, the results from the second protocol-specified interim analysis, when 66% of events were reached, are reported (data cutoff Jan 18, 2018). At a median follow-up of 42·1 months (IQR 32·3-49·2), consolidation therapy with VRD significantly improved median progression-free survival compared with no consolidation (58·9 months [54·0-not estimable] vs 45·5 months [39·5-58·4]; HR 0·77, 0·63-0·95; p=0·014). The most common grade ≥3 adverse events in the autologous HSCT group compared to the VMP group included neutropenia (513 [79%] of 652 patients vs 137 [29%] of 472 patients), thrombocytopenia (541 [83%] vs 74 [16%]), gastrointestinal disorders (80 [12%] vs 25 [5%]), and infections (192 [30%] vs 18 [4%]). 239 (34%) of 702 patients in the autologous HSCT group and 135 (27%) of 495 in the VMP group had at least one serious adverse event. Infection was the most common serious adverse event in each of the treatment groups (206 [56%] of 368 and 70 [37%] of 189). 38 (12%) of 311 deaths from first randomisation were likely to be treatment related: 26 (68%) in the autologous HSCT group and 12 (32%) in the VMP group, most frequently due to infections (eight [21%]), cardiac events (six [16%]), and second primary malignancies (20 [53%]).This study supports the use of autologous HSCT as intensification therapy and the use of consolidation therapy in patients with newly diagnosed multiple myeloma, even in the era of novel agents. The role of high-dose chemotherapy needs to be reassessed in future studies, in particular in patients with undetectable minimal residual disease after four-drug induction regimens including a monoclonal antiboby combined with an immunomodulatory agent and a proteasome inhibitor plus dexamethasone.Janssen and Celgene.

Summary With increasing number of therapies available for the treatment of multiple myeloma, it is timely to examine the course of patients' journeys. We investigated patient characteristics, treatment durations and outcomes, and symptom burden across the treatment pathway in Belgium, France, Germany, Italy, Spain, Switzerland and the UK . In total, 435 physicians retrospectively reviewed 4997 patient charts. Profiles of patients diagnosed with multiple myeloma during the last 12 months were similar across countries; bone pain was the most common presentation. Median duration of first‐line therapy was 6 months, followed by a median treatment‐free interval of 10 months; both these decreased with increasing lines of therapy, as did time to progression. Depth of response, as assessed by the treating physician, also decreased with each additional line of therapy: 74% of patients achieved at least a very good partial response at first line, compared with only 11% at fifth line. Deeper responses were associated with longer time to progression, although these were physician‐judged. Toxicities and co‐morbidities increased with later treatment lines, and were more likely to have led to discontinuation of treatment. These real‐world data provide an insight into patient outcomes and treatment decisions being made in clinical practice.

ABSTRACT A major driver of multiple myeloma is thought to be aberrant signaling, yet no kinase inhibitors have proven successful in the clinic. Here, we employ an integrated, systems approach combining phosphoproteomic and transcriptome analysis to dissect cellular signaling in multiple myeloma to inform precision medicine strategies. Collectively, these predictive models identify vulnerable signaling signatures and highlight surprising differences in functional signaling patterns between NRAS and KRAS mutants invisible to the genomic landscape. Transcriptional analysis suggests that aberrant MAPK pathway activation is only present in a fraction of RAS -mutated vs. WT RAS patients. These high-MAPK patients, enriched for NRAS Q61 mutations, have inferior outcomes whereas RAS mutations overall carry no survival impact. We further develop an interactive software tool to relate pharmacologic and genetic kinase dependencies in myeloma. These results may lead to improved stratification of MM patients in clinical trials while also revealing unexplored modes of Ras biology.

Hematological cancers are among the most common cancers in adults and children. Despite significant improvements in therapies, many patients still succumb to the disease. Therefore, novel therapies are needed. The Wiskott-Aldrich syndrome protein (WASp) family regulates actin assembly in conjunction with the Arp2/3 complex, a ubiquitous nucleation factor. WASp is expressed exclusively in hematopoietic cells and exists in two allosteric conformations: autoinhibited or activated. Here, we describe the development of EG-011, a first-in-class small molecule activator of the WASp auto-inhibited form. EG-011 possesses in vitro and in vivo anti-tumor activity as a single agent in lymphoma, leukemia, and multiple myeloma, including models of secondary resistance to PI3K, BTK, and proteasome inhibitors. The in vitro activity was confirmed in a lymphoma xenograft. Actin polymerization and WASp binding was demonstrated using multiple techniques. Transcriptome analysis highlighted homology with drugs-inducing actin polymerization.

Proteasome inhibitor (PI) resistance remains a central challenge in multiple myeloma. To identify pathways mediating resistance, we first map proteasome-associated genetic co- dependencies. We identify cytosolic heat shock protein 70 (HSP70) chaperones as potential targets, consistent with proposed mechanisms of myeloma tumor cells overcoming PI-induced stress. These results lead us to explore allosteric HSP70 inhibitors (JG compounds) as myeloma therapeutics. We show these compounds exhibit increased efficacy against acquired and intrinsic PI-resistant myeloma models, unlike HSP90 inhibition. Surprisingly, shotgun and pulsed-SILAC proteomics reveal that JGs overcome PI resistance not via the expected mechanism of inhibiting cytosolic HSP70s, but instead through mitochondrial-localized HSP70, HSPA9, destabilizing the 55S mitoribosome. Analysis of myeloma patient data further supports strong effects of global proteostasis capacity, and particularly HSPA9 expression, on PI response. Our results characterize dynamics of myeloma proteostasis networks under therapeutic pressure while motivating further investigation of HSPA9 as a specific vulnerability in PI-resistant disease.### Competing Interest StatementJ.E.G. and H.S. have filed a patent related to the structures of the JG compounds. A.P.W is an equity holder and scientific advisory board member of Indapta Therapeutics and Protocol Intelligence. The other authors declare no relevant conflicts of interest.

ABSTRACT The myeloma cell surface proteome (“surfaceome”) not only determines tumor interaction with the microenvironment but serves as an emerging arena for therapeutic development. Here, we use glycoprotein capture proteomics to first define surface markers most-enriched on myeloma when compared to B-cell malignancy models, revealing unexpected biological signatures unique to malignant plasma cells. We next integrate our proteomic dataset with existing transcriptome databases, nominating CCR10 and TXNDC11 as possible monotherapeutic targets and CD48 as a promising co-target for increasing avidity of BCMA-directed cellular therapies. We further identify potential biomarkers of resistance to both proteasome inhibitors and lenalidomide including changes in CD53, EVI2B, CD10, and CD33. Comparison of short-term treatment with chronic resistance delineates large differences in surface proteome profile under each type of drug exposure. Finally, we develop a miniaturized version of the surface proteomics protocol and present the first surface proteomic profile of a primary myeloma patient plasma cell sample. Our dataset provides a unique resource to advance the biological, therapeutic, and diagnostic understanding of myeloma.