Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

This integrated, multiplatform PanCancer Atlas study co-mapped and identified distinguishing molecular features of squamous cell carcinomas (SCCs) from five sites associated with smoking and/or human papillomavirus (HPV). SCCs harbor 3q, 5p, and other recurrent chromosomal copy-number alterations (CNAs), DNA mutations, and/or aberrant methylation of genes and microRNAs, which are correlated with the expression of multi-gene programs linked to squamous cell stemness, epithelial-to-mesenchymal differentiation, growth, genomic integrity, oxidative damage, death, and inflammation. Low-CNA SCCs tended to be HPV(+) and display hypermethylation with repression of TET1 demethylase and FANCF, previously linked to predisposition to SCC, or harbor mutations affecting CASP8, RAS-MAPK pathways, chromatin modifiers, and immunoregulatory molecules. We uncovered hypomethylation of the alternative promoter that drives expression of the ΔNp63 oncogene and embedded miR944. Co-expression of immune checkpoint, T-regulatory, and Myeloid suppressor cells signatures may explain reduced efficacy of immune therapy. These findings support possibilities for molecular classification and therapeutic approaches.

Prostate cancers are considered to be immunologically 'cold' tumors given the very few patients who respond to checkpoint inhibitor (CPI) therapy. Recently, enrichment of interferon-stimulated genes (ISGs) predicted a favorable response to CPI across various disease sites. The enhancer of zeste homolog-2 (EZH2) is overexpressed in prostate cancer and known to negatively regulate ISGs. In the present study, we demonstrate that EZH2 inhibition in prostate cancer models activates a double-stranded RNA-STING-ISG stress response upregulating genes involved in antigen presentation, Th1 chemokine signaling and interferon response, including programmed cell death protein 1 (PD-L1) that is dependent on STING activation. EZH2 inhibition substantially increased intratumoral trafficking of activated CD8+ T cells and increased M1 tumor-associated macrophages, overall reversing resistance to PD-1 CPI. Our study identifies EZH2 as a potent inhibitor of antitumor immunity and responsiveness to CPI. These data suggest EZH2 inhibition as a therapeutic direction to enhance prostate cancer response to PD-1 CPI.

Abstract Current targeted cancer therapies are largely guided by mutations of a single gene, which overlooks concurrent genomic alterations. Here, we show that RNASEH2B, RB1, and BRCA2, three closely located genes on chromosome 13q, are frequently deleted in prostate cancer individually or jointly. Loss of RNASEH2B confers cancer cells sensitivity to poly(ADP–ribose) polymerase (PARP) inhibition due to impaired ribonucleotide excision repair and PARP trapping. When co-deleted with RB1, however, cells lose their sensitivity, in part, through E2F1-induced BRCA2 expression, thereby enhancing homologous recombination repair capacity. Nevertheless, loss of BRCA2 re-sensitizes RNASEH2B/RB1 co-deleted cells to PARP inhibition. Our results may explain some of the disparate clinical results from PARP inhibition due to interaction between multiple genomic alterations and support a comprehensive genomic testing to determine who may benefit from PARP inhibition. Finally, we show that ATR inhibition can disrupt E2F1-induced BRCA2 expression and overcome PARP inhibitor resistance caused by RB1 loss.

The rise in advanced prostate cancer has coincided with increased use of Magnetic Resonance Imaging (MRI), leading to the hypothesis that this increase in surveillance registries is an artifact of more sensitive imaging tools. We assessed the association between regional variation in prostate MRI and advanced prostate cancer diagnoses.

This study aims to assess the impact of healthy lifestyle on prostate cancer (PCa) risk in a diverse population.

ABSTRACT Prostate cancer (PCa) harboring BRCA1/2 mutations is often exquisitely sensitive to PARP inhibition. However, genomic alterations in other DNA damage response genes have not been consistently predictive of clinical response to PARP inhibitors (PARPis). Here, we perform genome-wide CRISPR-Cas9 knockout screens in BRCA1/2-proficient PCa cell lines and identify novel genes whose loss has a profound impact on PARPi sensitivity and resistance. Specifically, MMS22L deletion, frequently observed (up to 14%) in PCa, renders cells hypersensitive to PARPis by disrupting RAD51 loading required for homologous recombination repair, although this response is TP53-dependent. Unexpectedly, loss of CHEK2 confers resistance rather than sensitivity to PARPis in PCa cells through increased expression of BRCA2, a target of CHEK2-TP53-E2F7-mediated transcriptional repression. Combined PARP and ATR inhibition overcomes PARPi resistance caused by CHEK2 loss. Our findings may inform the use of PARPis beyond BRCA1/2-deficient tumors and support reevaluation of currently used biomarkers for PARPi treatment in PCa.