Abstract Subsets of Neurofibromatosis Type 1 (NF1)-associated solid tumors have been shown to display high frequencies of ATRX mutations and presence of alternative lengthening of telomeres (ALT). In addition, a potential biologic vulnerability of ALT-positive cancer cells is ATR inhibition, a regulator of homologous recombination. We studied the phenotype of combined NF1 and ATRX deficiency in malignant solid tumors. For these experiments, cell lines derived from NF1-deficient sporadic glioblastomas (U251, SF188), a NF1-associated ATRX mutant glioblastoma cell line (JHH-NF1-GBM1), a NF1-derived sarcoma cell line (JHH-CRC65), and two NF1-deficient MPNST cell lines (ST88-14, NF90.8) were utilized. Cancer cells were treated with ATR inhibitors (AZD6738 and VE-822), in vitro, with or without a MEK inhibitor (AZD6244, selumetinib) or temozolomide. In contrast to the glioma cell line SF188, combined ATRX knockout (KO) and TERC KO led to ALT-like properties and sensitized U251 glioma cells to ATR inhibition (AZD6738 and VE-822) in vitro and in vivo. In addition, ATR inhibitors sensitized U251 cells to temozolomide, but not MEK inhibition (AZD6244), irrespective of ATRX level manipulation; whereas, the JHH-NF1-GBM1 cell line (ATRX loss/ALT-positive) demonstrated sensitivity to ATR inhibition (AZD6738), but not temozolomide. Similar effects were noted using the MPNST cell line NF90.8 after combined ATRX knockdown and TERC KO; however, not in the MPNST cell line ST88-14. Taken together, our study supports the feasibility of targeting the ATR pathway in subsets of NF1-deficient and associated tumors. Tumors with pre-existing ALT, or that subsequently develop ALT after ATRX downregulation, are particularly vulnerable to this therapeutic approach.

Abstract The characterization of tissues using multiple different primary antibodies detected by secondary antibodies, each possessing a different colored fluorophore (multiplex immunofluorescence), is a powerful technique but often impaired by endogenous autofluorescence present in the specimen. Our current research involves the use of multiplex immunofluorescence to identify specific cell phenotypes within the tumor microenvironment in archival formalin-fixed paraffin-embedded human prostate cancer tissue specimens. These specimens frequently possess high levels of autofluorescence, in part due to the biological age of the tissues and long storage times. This autofluorescence interferes with and, in the worst cases, completely obscures the desired immunofluorescent signals, thus impeding analyses by decreasing signal-to-noise. Here, we demonstrate that a recently published protocol for photochemical bleaching significantly decreases autofluorescence (80% average decrease of the brightest autofluorescent signals), across the visible spectrum, in fixed, archival prostate tissue specimens from aged men, that have been sectioned onto glass slides and stored for several months. Importantly, the method is compatible with subsequent immunofluorescence staining and yields markedly improved signal-to-noise. Inclusion of this method should facilitate studies employing multiplex immunofluorescence in sections cut from archival fixed human prostate tissues.

Abstract Acquiring a telomere maintenance mechanism is one of the hallmarks of high-risk neuroblastoma and commonly occurs by expressing telomerase ( TERT ). Telomerase-negative neuroblastoma has, characteristically, long telomeres and most utilize the telomerase-independent alternative lengthening of telomeres (ALT) mechanism. Conversely, no discernable telomere maintenance mechanism is detected in a fraction of neuroblastoma with long telomeres, representing a phenomenon referred to as ever-shorter telomeres. Here, we show that, unlike most cancers, DNA of the TERT promoter is broadly hypomethylated in neuroblastoma. In telomerase-positive neuroblastoma cells, the hypomethylated DNA promoter is approximately 1.5-kb in length and is bound by hypermethylated TERT gene body and upstream intergenic sequences. The TERT locus shows active chromatin marks including H3K4me3, H3K27Ac, H3K14Ac, RNA PolII and BRD4 with low enrichment for the repressive mark, H3K27me3. Strikingly, in neuroblastoma with long telomeres, the hypomethylated region spans the entire TERT locus, including multiple nearby genes with enrichment for the repressive H3K27me3 chromatin mark. Furthermore, subtelomeric regions showed enrichment of repressive chromatin marks in neuroblastomas with long telomeres relative to those with short telomeres. These repressive marks were even more evident at the genic loci, suggesting a telomere position effect. Inhibiting H3K27 methylation by the EZH2 inhibitor, Tazemetostat, induced the expression of TERT , particularly in cell lines with long telomeres and H3K27me3 marks in the promoter region. Taken together, these data suggest that epigenetic regulation of TERT expression differs in neuroblastoma depending on the telomere maintenance status, and H3K27 methylation is important in repressing TERT expression in neuroblastoma with long telomeres.

Acquiring a telomere maintenance mechanism is a hallmark of high-risk neuroblastoma and commonly occurs by expressing telomerase (TERT). Telomerase-negative neuroblastoma has long telomeres and utilizes the telomerase-independent alternative lengthening of telomeres (ALT) mechanism. Conversely, no discernable telomere maintenance mechanism is detected in a fraction of neuroblastoma with long telomeres. Here, we show, unlike most cancers, DNA of the TERT promoter is broadly hypomethylated in neuroblastoma. In telomerase-positive neuroblastoma cells, the hypomethylated DNA promoter is approximately 1.5 kb. The TERT locus shows active chromatin marks with low enrichment for the repressive mark, H3K27me3. MYCN, a commonly amplified oncogene in neuroblstoma, binds to the promoter and induces TERT expression. Strikingly, in neuroblastoma with long telomeres, the hypomethylated region spans the entire TERT locus, including multiple nearby genes with enrichment for the repressive H3K27me3 chromatin mark. Furthermore, subtelomeric regions showed enrichment of repressive chromatin marks in neuroblastomas with long telomeres relative to those with short telomeres. These repressive marks were even more evident at the genic loci, suggesting a telomere position effect (TPE). Inhibiting H3K27 methylation by three different EZH2 inhibitors induced the expression of TERT in cell lines with long telomeres and H3K27me3 marks in the promoter region. EZH2 inhibition facilitated MYCN binding to the TERT promoter in neuroblastoma cells with long telomeres. Taken together, these data suggest that epigenetic regulation of TERT expression differs in neuroblastoma depending on the telomere maintenance status, and H3K27 methylation is important in repressing TERT expression in neuroblastoma with long telomeres.