De novo and acquired resistance, which are largely attributed to genetic alterations, are barriers to effective anti-epidermal-growth-factor-receptor (EGFR) therapy. To generate cetuximab-resistant cells, we exposed cetuximab-sensitive colorectal cancer cells to cetuximab in three-dimensional culture. Using whole-exome sequencing and transcriptional profiling, we found that the long non-coding RNA MIR100HG and two embedded microRNAs, miR-100 and miR-125b, were overexpressed in the absence of known genetic events linked to cetuximab resistance. MIR100HG, miR-100 and miR-125b overexpression was also observed in cetuximab-resistant colorectal cancer and head and neck squamous cell cancer cell lines and in tumors from colorectal cancer patients that progressed on cetuximab. miR-100 and miR-125b coordinately repressed five Wnt/β-catenin negative regulators, resulting in increased Wnt signaling, and Wnt inhibition in cetuximab-resistant cells restored cetuximab responsiveness. Our results describe a double-negative feedback loop between MIR100HG and the transcription factor GATA6, whereby GATA6 represses MIR100HG, but this repression is relieved by miR-125b targeting of GATA6. These findings identify a clinically actionable, epigenetic cause of cetuximab resistance.

Genome editing with the CRISPR-Cas9 system has enabled unprecedented efficacy for reverse genetics and gene correction approaches. While off-target effects have been successfully tackled, the effort to eliminate variability in sgRNA efficacies-which affect experimental sensitivity-is in its infancy. To address this issue, studies have analyzed the molecular features of highly active sgRNAs, but independent cross-validation is lacking. Utilizing fluorescent reporter knock-out assays with verification at selected endogenous loci, we experimentally quantified the target efficacies of 430 sgRNAs. Based on this dataset we tested the predictive value of five recently-established prediction algorithms. Our analysis revealed a moderate correlation (r = 0.04 to r = 0.20) between the predicted and measured activity of the sgRNAs, and modest concordance between the different algorithms. We uncovered a strong PAM-distal GC-content-dependent activity, which enabled the exclusion of inactive sgRNAs. By deriving nine additional predictive features we generated a linear model-based discrete system for the efficient selection (r = 0.4) of effective sgRNAs (CRISPRater). We proved our algorithms' efficacy on small and large external datasets, and provide a versatile combined on- and off-target sgRNA scanning platform. Altogether, our study highlights current issues and efforts in sgRNA efficacy prediction, and provides an easily-applicable discrete system for selecting efficient sgRNAs.

Overall survival (OS) of pediatric patients with acute myeloid leukemia (AML) increased in recent decades. However, it remained unknown whether advances in first-line treatment, supportive care, or second-line therapy mainly contributed to this improvement. Here, we retrospectively analyzed outcome and clinical data of 1940 pediatric AML patients (younger than 18 years of age), enrolled in the population-based AML-BFM trials between 1987 and 2012. While 5-year probability of OS (pOS) increased from 49 ± 3% (1987–1992) to 76 ± 4% (2010–2012; p < 0.0001), probability of event-free survival only improved from 41 ± 3% (1987–1992) to 50 ± 2% (1993–1998; p = 0.02) after introduction of high-dose cytarabine/mitoxantrone, but remained stable since then. Non-response and relapse rates stayed constant despite intensified first-line therapy (p = 0.08 and p = 0.17). Reduced fatal bleedings and leukostasis translated into fewer early deaths (8.1%vs. 2.2%; p = 0.001). Strikingly, pOS after non-response (13 ± 5% (1987–1992) vs. 43 ± 7% (2005–2010); p < 0.0001) or relapse (19 ± 4% vs. 45 ± 4%; p < 0.0001) improved. After 1999, more relapsed or refractory patients underwent hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) with increased pOS after HSCT (29 ± 5% (1993–1998) vs. 50 ± 4% (2005–2010); p < 0.0001). Since efficacy of salvage therapy mainly contributed to better outcome in pediatric AML, our analysis indicates that a better allocation of patients, who cannot be cured with conventional chemotherapy, to an early “salvage-like” therapy is necessary.

Naked mole rats (NMRs) are the longest-lived rodents yet their stem cell characteristics remain enigmatic. Here, we comprehensively mapped the NMR hematopoietic landscape and identified unique features likely contributing to longevity. Adult NMRs form red blood cells in spleen and marrow, which comprise a myeloid bias toward granulopoiesis together with decreased B-lymphopoiesis. Remarkably, youthful blood and marrow single-cell transcriptomes and cell compositions are largely maintained until at least middle age. Similar to primates, the primitive stem and progenitor cell (HSPC) compartment is marked by CD34 and THY1. Stem cell polarity is seen for Tubulin but not CDC42, and is not lost until 12 years of age. HSPC respiration rates are as low as in purified human stem cells, in concert with a strong expression signature for fatty acid metabolism. The pool of quiescent stem cells is higher than in mice, and the cell cycle of hematopoietic cells is prolonged. By characterizing the NMR hematopoietic landscape, we identified resilience phenotypes such as an increased quiescent HSPC compartment, absence of age-related decline, and neotenic traits likely geared toward longevity.

Abstract Aneuploidy is a hallmark of cancer, but its complex nature limits our understanding of how it drives oncogenesis. Gain of chromosome 21 (Hsa21) is among the most frequent aneuploidies in leukemia and is associated with markedly increased leukemia risk. Here, we propose that disequilibrium of the RUNX1 isoforms is key to the pathogenesis of trisomy 21 (i.e. Down syndrome)-associated myeloid leukemia (ML-DS). Hsa21-focused CRISPR-Cas9 screens uncovered a strong and specific RUNX1 dependency in ML-DS. Mechanistic studies revealed that excess of RUNX1A isoform – as seen in ML-DS patients – synergized with the pathognomonic Gata1s mutation in leukemogenesis by displacing RUNX1C from its endogenous binding sites and inducing oncogenic programs in complex with the MYC cofactor MAX. These effects were reversed by restoring the RUNX1A:RUNX1C equilibrium or pharmacological interference with MYC:MAX dimerization. Our study highlights the importance of alternative splicing in leukemogenesis, even on a background of aneuploidies, and opens new avenues for developing specific and targeted therapies. Graphical Abstract

Abstract Naked mole-rats (NMRs) are the longest-lived rodents yet their stem cell characteristics remain enigmatic. Here we comprehensively mapped the NMR hematopoietic landscape and identified unique features likely contributing to longevity. Adult NMRs form red blood cells in spleen and marrow, which is a neotenic trait. A myeloid bias towards granulopoiesis in concert with decreased B-lymphopoiesis defines the marrow composition, resembling fetal leukopoiesis. Very similar to primates, the primitive stem cell compartment is marked by CD34 and THY1. Remarkably, stem and progenitor respiration rates are as low as in human cells, while NMR cells show a strong expression signature for fatty acid metabolism. The pool of quiescent stem cells is higher than in mice, and the cell cycle of hematopoietic cells is prolonged. Our work provides a platform to study immunology and stem cell biology in an animal model of exceptional longevity. Teaser Juvenile features of hematopoiesis shape the blood system of the longest-lived rodent.