Summary Whole genome doubling (WGD) occurs early in tumorigenesis and generates genetically unstable tetraploid cells that fuel tumor development. Cells that undergo WGD (WGD + ) must adapt to accommodate their abnormal tetraploid state; however, the nature of these adaptations, and whether they confer vulnerabilities that can subsequently be exploited therapeutically, is unclear. Using sequencing data from ∼10,000 primary human cancer samples and essentiality data from ∼600 cancer cell lines, we show that WGD gives rise to common genetic traits that are accompanied by unique vulnerabilities. We reveal that WGD + cells are more dependent on spindle assembly checkpoint signaling, DNA replication factors, and proteasome function than WGD − cells. We also identify KIF18A , which encodes for a mitotic kinesin, as being specifically required for the viability of WGD + cells. While loss of KIF18A is largely dispensable for accurate chromosome segregation during mitosis in WGD − cells, its loss induces dramatic mitotic errors in WGD + cells, ultimately impairing cell viability. Collectively, our results reveal new strategies to specifically target WGD + cancer cells while sparing the normal, non-transformed WGD − cells that comprise human tissue.

LATS kinases integrate numerous cellular cues to restrict the oncoproteins YAP/TAZ in a phosphorylation-dependent fashion as part of the Hippo tumor suppressor pathway, yet upstream activators of LATS kinases remain incompletely characterized. We performed a focused RNAi-based kinome screen and identified the kinase STK25 as a previously uncharacterized activator of LATS. We demonstrate that loss of STK25 blunts the ability of cells to activate Hippo signaling and is sufficient to significantly increase levels of active YAP/TAZ to enhance cellular proliferation. In contrast to all known kinase activators of LATS, which phosphorylate the hydrophobic motif of LATS kinases to stimulate auto-phosphorylation, STK25 directly phosphorylates the activation loop motif of LATS. Interestingly, STK25 is significantly focally deleted across a wide spectrum of human cancers, suggesting STK25 loss may represent a major mechanism by which tumors are able to functionally impair the Hippo tumor suppressor pathway.

Tetraploid cells, which are most commonly generated by errors in cell division, are genomically unstable and have been shown to promote tumorigenesis. Recent genomic studies have estimated that ~40% of all solid tumors have undergone a genome-doubling event during their evolution, suggesting a significant role for tetraploidy in driving the development of human cancers. To safeguard against the deleterious effects of tetraploidy, non-transformed cells that fail mitosis and become tetraploid activate both the Hippo and p53 tumor suppressor pathways to restrain further proliferation. Tetraploid cells must therefore overcome these anti-proliferative barriers to ultimately drive tumor development. However, the genetic routes through which spontaneously arising tetraploid cells adapt to regain proliferative capacity remain poorly characterized. Here, we conducted a comprehensive, gain-of-function genome-wide screen to identify miRNAs that are sufficient to promote the proliferation of tetraploid cells. Our screen identified 23 miRNAs whose overexpression significantly promotes tetraploid proliferation. The vast majority of these miRNAs facilitate tetraploid growth by enhancing mitogenic signaling pathways (e.g. miR-191-3p); however, we also identified several miRNAs that impair the p53/p21 pathway (e.g. miR-523-3p), and a single miRNA (miR-24-3p) that significantly inactivates the Hippo pathway via downregulation of the tumor suppressor gene NF2. Collectively, our data reveal several avenues through which tetraploid cells may regain the proliferative capacity necessary to drive tumorigenesis.