This paper reports one of the largest breast cancer whole-exome and whole-genome sequencing efforts so far, identifying previously unknown recurrent mutations in CBFB, deletions of RUNX1 and recurrent MAGI1–AKT3 fusion; the fusion suggests that the use of ATP-competitive AKT inhibitors should be evaluated in clinical trials. This paper reports one of the largest whole-exome sequencing efforts in human breast cancers so far, complemented by whole-genome sequences of 22 breast cancer/normal pairs. The authors analysed diverse subtypes from patients in Mexico and Vietnam and identified recurrent mutations in the CBFB transcription factor gene and deletions of its partner RUNX1, as well as a recurrent MAGI3–AKT3 fusion enriched in triple-negative breast cancers (those lacking oestrogen and progesterone receptors and ERBB2 expression). The fusion leads to constitutive activation of AKT kinase, which can be counteracted by treatment with a small-molecule inhibitor. Breast carcinoma is the leading cause of cancer-related mortality in women worldwide, with an estimated 1.38 million new cases and 458,000 deaths in 2008 alone1. This malignancy represents a heterogeneous group of tumours with characteristic molecular features, prognosis and responses to available therapy2,3,4. Recurrent somatic alterations in breast cancer have been described, including mutations and copy number alterations, notably ERBB2 amplifications, the first successful therapy target defined by a genomic aberration5. Previous DNA sequencing studies of breast cancer genomes have revealed additional candidate mutations and gene rearrangements6,7,8,9,10. Here we report the whole-exome sequences of DNA from 103 human breast cancers of diverse subtypes from patients in Mexico and Vietnam compared to matched-normal DNA, together with whole-genome sequences of 22 breast cancer/normal pairs. Beyond confirming recurrent somatic mutations in PIK3CA11, TP536, AKT112, GATA313 and MAP3K110, we discovered recurrent mutations in the CBFB transcription factor gene and deletions of its partner RUNX1. Furthermore, we have identified a recurrent MAGI3–AKT3 fusion enriched in triple-negative breast cancer lacking oestrogen and progesterone receptors and ERBB2 expression. The MAGI3–AKT3 fusion leads to constitutive activation of AKT kinase, which is abolished by treatment with an ATP-competitive AKT small-molecule inhibitor.

Whole-genome CRISPR screens identify resistance to TNF-mediated killing by T and NK cells as a tumor immune evasion mechanism.

Abstract Identifying tumor suppressor genes is predicted to inform on the development of novel strategies for cancer therapy. To identify new tumor driving processes we have used a genome-wide CRISPR/Cas9 knockout screen in Eµ-Myc;Cas9 transgenic hematopoietic stem and progenitor cells in vivo . We uncovered that loss of either of the GATOR1 complex components - NPRL3, DEPDC5, NPRL2 - significantly accelerated c-MYC-driven lymphoma development in mice, indeed to an extent comparable to loss of p53. In human lymphomas mutations or low expression of the GATOR1 complex genes were mutually exclusive with defects in p53 and correlated with poor survival outcomes for patients with high MYC-expressing cancers. Lymphomas lacking GATOR1 were highly sensitive to mTOR inhibitors, both in vitro and in vivo . These findings identify inhibition of mTORC1 as a potent tumor suppressive mechanism in c-MYC-driven lymphomagenesis, and suggest a new avenue for therapeutic intervention in GATOR1-deficient lymphomas through mTOR inhibition. Statement of Significance Our in vivo CRISPR/Cas9 whole genome knockout screens identified the GATOR1 complex as a potent suppressor in c-MYC-driven lymphomagenesis. GATOR1 deficiency obviates the pressure to lose p53 during c-MYC driven lymphoma development and primes these malignant cells for heightened sensitivity to mTOR inhibition, suggesting a novel therapeutic approach.

Abstract Activating FMS-like tyrosine kinase 3 ( FLT3 ) mutations occur in approximately 30% of all acute myeloid leukaemias (AMLs) and are associated with poor prognosis. The limited clinical efficacy of FLT3 inhibitor monotherapy has highlighted the need for alternative therapeutic targets and treatments for FLT3-mutant AML. Using human and murine models of MLL-rearranged AML harbouring FLT3 internal tandem duplication (FLT3-ITD) and primary patient samples, we have demonstrated that FLT3-ITD promotes serine uptake and serine synthesis via transcriptional regulation of neutral amino acid transporters ( SLC1A4 and SLC1A5 ) and genes in the de novo serine synthesis pathway ( PHGDH and PSAT1 ). Mechanistically, dysregulation of serine metabolism in FLT3-mutant AML is dependent on the mTORC1-ATF4 axis, that drives RNA-Pol II occupancy at PHGDH, PSAT1, SLC1A4 and SLC1A5 . Genetic or pharmacological inhibition of the de novo serine synthesis pathway selectively inhibited the proliferation of FLT3-ITD AML cells, and this was potentiated by withdrawal of exogenous serine. Purine supplementation effectively rescued the antiproliferative effect of inhibiting de novo serine synthesis, consistent with the idea that serine fuels purine nucleotide synthesis in FLT3-mutant AML. Pharmacological inhibition of the de novo serine synthesis pathway, using the PHGDH inhibitor WQ-2101, sensitises FLT3-mutant AML cells to the standard of care chemotherapy agent cytarabine via exacerbation of DNA damage. Collectively, these data reveal new insights as to how FLT3 mutations reprogram metabolism in AML, and reveal a combination therapy strategy to improve the treatment of FLT3-mutant AML. Statement of Significance FLT3 mutations are common in AML and are associated with poor prognosis. We show that FLT3-ITD stimulates serine metabolism, thereby rendering FLT3-ITD leukemias dependent on serine for proliferation and survival. This metabolic dependency can be exploited pharmacologically to sensitize FLT3-mutant AML to chemotherapy.

Abstract The ubiquitous metabolite heme has diverse enzymatic and signalling functions in most mammalian cells. Cells can salvage heme from the extracellular environment or synthesise heme de novo from succinyl-CoA and glycine through a series of 8 enzymatic reactions catalysed by heme biosynthesis enzymes (HBEs) localised in the mitochondria and the cytosol 1,2 . Through integrated analyses of mouse models, human cell lines and primary patient samples, we identify de novo heme biosynthesis as a selective dependency in acute myeloid leukaemia (AML). The dependency is underpinned by a propensity of AML cells, and especially leukaemic stem cells (LSCs) to downregulate HBEs. The resultant low heme state upregulates self-renewal genes via the heme sensing transcription factor BACH1, but also places leukaemia cells on the threshold of heme starvation. Genetic or pharmacological inhibition of HBEs induces cuproptosis, a form of programmed cell death caused by copper accumulation and oligomerisation of lipoylated proteins 3 . Moreover, we identify pathways that are synthetic lethal with heme biosynthesis, including glycolysis, which can be leveraged for combination strategies. Altogether, our work uncovers a heme rheostat that controls gene expression and drug sensitivity in AML and implicates HBE inhibition as a novel cuproptosis trigger.

The Hippo pathway and its nuclear effector Yap regulate organ size and cancer formation. While many modulators of Hippo activity have been identified, little is known about the Yap target genes that mediate these growth effects. Here, we show that yap-/- mutant zebrafish exhibit defects in hepatic progenitor potential and liver growth due to impaired glucose transport and nucleotide biosynthesis: transcriptomic and metabolomic analyses reveal that Yap regulates expression of glucose transporter glut1, causing decreased glucose uptake and use for nucleotide biosynthesis in yap-/- mutants, and impaired glucose tolerance in adults. Nucleotide supplementation improved Yap-deficiency phenotypes, indicating functional importance of glucose-fuelled nucleotide biosynthesis. Yap-regulated Glut1 expression and glucose uptake are conserved in mammals, suggesting that stimulation of anabolic glucose metabolism is an evolutionarily conserved mechanism by which the Hippo pathway controls organ growth. Together, our results reveal a central role for Hippo signalling in metabolic homeostasis.