Abstract Tumor microenvironment (TME) cells constitute a vital element of tumor tissue. Increasing evidence has elucidated their clinicopathologic significance in predicting outcomes and therapeutic efficacy. Nonetheless, no studies have reported a systematic analysis of cellular interactions in the TME. In this study, we comprehensively estimated the TME infiltration patterns of 1,524 gastric cancer patients and systematically correlated the TME phenotypes with genomic characteristics and clinicopathologic features of gastric cancer using two proposed computational algorithms. Three TME phenotypes were defined, and the TMEscore was constructed using principal component analysis algorithms. The high TMEscore subtype was characterized by immune activation and response to virus and IFNγ. Activation of transforming growth factor β, epithelial–mesenchymal transition, and angiogenesis pathways were observed in the low TMEscore subtype, which are considered T-cell suppressive and may be responsible for significantly worse prognosis in gastric cancer [hazard ratio (HR), 0.42; 95% confidence interval (CI), 0.33–0.54; P < 0.001]. Multivariate analysis revealed that the TMEscore was an independent prognostic biomarker, and its value in predicting immunotherapeutic outcomes was also confirmed (IMvigor210 cohort: HR, 0.63; 95% CI, 0.46–0.89; P = 0.008; GSE78220 cohort: HR, 0.25; 95% CI, 0.07–0.89; P = 0.021). Depicting a comprehensive landscape of the TME characteristics of gastric cancer may, therefore, help to interpret the responses of gastric tumors to immunotherapies and provide new strategies for the treatment of cancers.

Recent advances in next-generation sequencing (NGS) technologies have triggered the rapid accumulation of publicly available multi-omics datasets. The application of integrated omics to explore robust signatures for clinical translation is increasingly emphasized, and this is attributed to the clinical success of immune checkpoint blockades in diverse malignancies. However, effective tools for comprehensively interpreting multi-omics data are still warranted to provide increased granularity into the intrinsic mechanism of oncogenesis and immunotherapeutic sensitivity. Therefore, we developed a computational tool for effective Immuno-Oncology Biological Research (IOBR), providing a comprehensive investigation of the estimation of reported or user-built signatures, TME deconvolution, and signature construction based on multi-omics data. Notably, IOBR offers batch analyses of these signatures and their correlations with clinical phenotypes, long non-coding RNA (lncRNA) profiling, genomic characteristics, and signatures generated from single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data in different cancer settings. Additionally, IOBR integrates multiple existing microenvironmental deconvolution methodologies and signature construction tools for convenient comparison and selection. Collectively, IOBR is a user-friendly tool for leveraging multi-omics data to facilitate immuno-oncology exploration and to unveil tumor-immune interactions and accelerating precision immunotherapy.

Background— The endoplasmic reticulum (ER) is recognized as an organelle that participates in folding secretory and membrane proteins. The ER responds to stress by upregulating ER chaperones, but prolonged and/or excess ER stress leads to apoptosis. However, the potential role of ER stress in pathophysiological hearts remains unclear. Methods and Results— Mice were subjected to transverse aortic constriction (TAC) or sham operation. Echocardiographic analysis demonstrated that mice 1 and 4 weeks after TAC had cardiac hypertrophy and failure, respectively. Cardiac expression of ER chaperones was significantly increased 1 and 4 weeks after TAC, indicating that pressure overload by TAC induced prolonged ER stress. In addition, the number of terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL)-positive cells increased, and caspase-3 was cleaved in failing hearts. The antagonism of angiotensin II type 1 receptor prevented upregulation of ER chaperones and apoptosis in failing hearts. On the other hand, angiotensin II upregulated ER chaperones and induced apoptosis in cultured adult rat cardiac myocytes. We also investigated possible signaling pathways for ER-initiated apoptosis. The CHOP- (a transcription factor induced by ER stress), but not JNK- or caspase-12-, dependent pathway was activated in failing hearts by TAC. Pharmacological ER stress inducers upregulated ER chaperones and induced apoptosis in cultured cardiac myocytes. Finally, mRNA levels of ER chaperones were markedly increased in failing hearts of patients with elevated brain natriuretic peptide levels. Conclusions— These findings suggest that pressure overload by TAC induces prolonged ER stress, which may contribute to cardiac myocyte apoptosis during progression from cardiac hypertrophy to failure.

Cardiac hypertrophy is a major cause of morbidity and mortality worldwide. The hypertrophic process is mediated, in part, by small G proteins of the Rho family. We hypothesized that statins, inhibitors of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase, inhibit cardiac hypertrophy by blocking Rho isoprenylation. We treated neonatal rat cardiac myocytes with angiotensin II (AngII) with and without simvastatin (Sim) and found that Sim decreased AngII-induced protein content, [3H] leucine uptake, and atrial natriuretic factor (ANF) promoter activity. These effects were associated with decreases in cell size, membrane Rho activity, superoxide anion (O2·̄) production, and intracellular oxidation, and were reversed with L-mevalonate or geranylgeranylpyrophosphate, but not with farnesylpyrophosphate or cholesterol. Treatments with the Rho inhibitor C3 exotoxin and with cell-permeable superoxide dismutase also decreased AngII-induced O2·̄ production and myocyte hypertrophy. Overexpression of the dominant-negative Rho mutant N17Rac1 completely inhibited AngII-induced intracellular oxidation and ANF promoter activity, while N19RhoA partially inhibited it, and N17Cdc42 had no effect. Indeed, Sim inhibited cardiac hypertrophy and decreased myocardial Rac1 activity and O2·̄ production in rats treated with AngII infusion or subjected to transaortic constriction. These findings suggest that statins prevent the development of cardiac hypertrophy through an antioxidant mechanism involving inhibition of Rac1.

Background: circRNAs (circular RNAs) are emerging as powerful regulators of cardiac development and disease, but their roles in cardiac regeneration are still unknown. This study used superenhancers to distinguish key circRNAs in the regulation of cardiac regeneration and explored the mechanisms underlying circRNA functions. Methods: We used integrated bioinformatics analysis of RNA sequencing data and superenhancer catalogs to identify superenhancer-associated circRNAs. Quantitative polymerase chain reactions and in situ hybridization were performed to determine the circRNA expression patterns in hearts. Gain- and loss-of-function assays were conducted to detect the role of circRNAs in cardiomyocyte proliferation and cardiac repair after myocardial infarction. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) and electrophoretic mobility shift assays were used to determine the binding of Meis1 (Meis homeobox 1) on circNfix-associated superenhancers. RNA pulldown and luciferase reporter assays were used to study circRNA interactions with proteins and miRNAs (micro RNAs). Results: We identified a circRNA, Nfix circRNA (circNfix), that was regulated by a superenhancer and overexpressed in the adult heart in humans, rats, and mice. The transcription factor Meis1 bound to the superenhancer at the circNfix locus, and increased its expression. In vitro and in vivo, cardiomyocyte proliferation was increased by knockdown of circNfix, whereas it was inhibited by circNfix overexpression. Moreover, circNfix downregulation promoted cardiomyocyte proliferation and angiogenesis and inhibited cardiomyocyte apoptosis after myocardial infarction, attenuating cardiac dysfunction and improving the prognosis. Mechanistically, circNfix reinforced the interaction of Ybx1 (Y-box binding protein 1) with Nedd4l (an E3 ubiquitin ligase), and induced Ybx1 degradation through ubiquitination, repressing cyclin A2 and cyclin B1 expression. In addition, circNfix acted as a sponge for miR-214 to promote Gsk3β (glycogen synthase kinase 3 β) expression and repress β-catenin activity. Conclusions: Loss of superenhancer-regulated circNfix promotes cardiac regenerative repair and functional recovery after myocardial infarction by suppressing Ybx1 ubiquitin-dependent degradation and increasing miR-214 activity and thus may be a promising strategy for improving the prognosis after MI.

Apoptosis may contribute to the development of heart failure, but the role of apoptotic signaling initiated by the endoplasmic reticulum in this condition has not been well clarified.In myocardial samples from patients with heart failure, quantitative real-time polymerase chain reaction revealed an increase in messenger RNA for C/EBP homologous protein (CHOP), a transcriptional factor that mediates endoplasmic reticulum-initiated apoptotic cell death. We performed transverse aortic constriction or sham operation on wild-type (WT) and CHOP-deficient mice. The CHOP-deficient mice showed less cardiac hypertrophy, fibrosis, and cardiac dysfunction compared with WT mice at 4 weeks after transverse aortic constriction, although the contractility of isolated cardiomyocytes from CHOP-deficient mice was not significantly different from that in the WT mice. In the hearts of CHOP-deficient mice, phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2alpha, which may reduce protein translation, was enhanced compared with WT mice. In the hearts of WT mice, CHOP-increased apoptotic cell death with activation of caspase-3 was observed at 4 weeks after transverse aortic constriction. In contrast, CHOP-deficient mice had less apoptotic cell death and lower caspase-3 activation at 4 weeks after transverse aortic constriction. Furthermore, the Bcl2/Bax ratio was decreased in WT mice, whereas this change was significantly blunted in CHOP-deficient mice. Real-time polymerase chain reaction microarray analysis revealed that CHOP could regulate several Bcl2 family members in failing hearts.We propose the novel concept that CHOP, which may modify protein translation and mediate endoplasmic reticulum-initiated apoptotic cell death, contributes to development of cardiac hypertrophy and failure induced by pressure overload.

Tumour-infiltrating immune cells are a source of important prognostic information for patients with resectable colon cancer. We developed a novel immune model based on systematic assessments of the immune landscape inferred from bulk tumor transcriptomes of stage I-III colon cancer patients. The "Cell type Identification By Estimating Relative Subsets Of RNA Transcripts (CIBERSORT)" algorithm was used to estimate the fraction of 22 immune cell types from six microarray public datasets. The random forest method and least absolute shrinkage and selection operator model were then used to establish immunoscores for diagnosis and prognosis. By comparing immune cell compositions in samples of 870 colon cancer patients and 70 normal controls, we constructed a diagnostic model, designated the diagnostic immune risk score (dIRS), that showed high specificity and sensitivity in both the training [area under the curve (AUC) = 0.98, p < 0.001] and validation (AUC 0.96, p < 0.001) sets. We also established a prognostic immune risk score (pIRS) that was found to be an independent prognostic factor for relapse-free survival in every series (training: HR 2.23; validation: HR 1.65; entire: HR 2.01; p < 0.001 for all), which showed better prognostic value than TNM stage. In addition, integration of the pIRS with clinical characteristics in a composite nomogram showed improved accuracy of relapse risk prediction, providing a higher net benefit than TNM stage, with well-fitted calibration curves. The proposed dIRS and pIRS models represent promising novel signatures for the diagnosis and prognosis prediction of colon cancer.

Motivation: Recent advance in next generation sequencing has triggered the rapid accumulation of publicly available multi-omics datasets. The application of integrated omics to exploring robust signatures for clinical translation is increasingly highlighted, attributed to the clinical success of immune checkpoint blockade in diverse malignancies. However, effective tools to comprehensively interpret multi-omics data is still warranted to provide increased granularity into intrinsic mechanism of oncogenesis and immunotherapeutic sensitivity. Results: We developed a computational tool for effective Immuno-Oncology Biological Research (IOBR), providing comprehensive investigation of estimation of reported or user-built signatures, TME deconvolution and signature construction base on multi-omics data. Notably, IOBR offers batch analyses of these signatures and their correlations with clinical phenotypes, lncRNA profiling, genomic characteristics and signatures generated from single-cell RNA sequencing data in different cancer settings. Additionally, IOBR also integrates multiple existing microenvironmental deconvolution methodologies and signature construction tools for convenient comparison and selection. Collectively, IOBR is a user-friendly tool, to leverage multi-omics data to facilitate immuno-oncology exploration and unveiling of tumor-immune interactions and accelerating precision immunotherapy.

Abstract Aims CircRNAs could regulate macrophage pyroptosis, which has the potential in promoting the synergistic effect of inflammation and matrix metalloproteinase (MMP) activity in abdominal aortic aneurysm (AAA). But the roles of circRNAs in modulating macrophage pyroptosis in the AAA remain unknown. This study explored the contribution to AAA of circHipk3, which was macrophage pyroptosis promoter, and the underlying mechanism. Methods and Results CircHipk3 was markedly upregulated in aortic aneurysms compared with that in normal arteries. In mice treated with circHipk3 contributed to macrophage pyroptosis, subsequently promoting the synergistic effect of inflammation and MMP synthesis, and significantly accelerated angiotensin (Ang) II‐ and porcine pancreatic elastase (PPE)‐induced AAA formation. Mechanically, chromatin isolation by RNA purification (ChIRP) indicated that circHipk3 facilitated macrophage pyroptosis by interaction with Stat3, increase the NLRP3 level in the aorta, and by binding Snd1 to promote Ptbp1 mRNA degradation to inhibit autophagy. Therefore, our study revealed the important role of circHipk3 in macrophage pyroptosis and thus significantly improved the outcome of AAA. Conclusions CircHipk3 serves a dual role in augmenting macrophage pyroptosis by interaction with Stat3, increase the NLRP3 level, and by binding Snd1 to promote Ptbp1 mRNA degradation to inhibit autophagy, thereby inducing aneurysm formation and progression. Key points CircHipk3 is significantly upregulated in abdominal aortic aneurysms (AAA) compared to normal arteries, contributing to macrophage pyroptosis. CircHipk3 promotes the synergistic effect of inflammation and matrix metalloproteinase (MMP) activity, accelerating Angiotensin II‐ and porcine pancreatic elastase‐induced AAA formation in mice. Mechanistically, CircHipk3 interacts with Stat3 to elevate NLRP3 levels and binds Snd1 to promote Ptbp1 mRNA degradation, inhibiting autophagy. CircHipk3's dual role in enhancing NLRP3 inflammasome activation and inhibiting autophagy makes it a critical regulator in AAA development and rupture. Targeting CircHipk3 may offer a novel therapeutic strategy to prevent pyroptosis and AAA development, positioning it as a potential treatment target.