Imatinib mesylate (IM), a potent inhibitor of the BCR/ABL tyrosine kinase, has become standard first-line therapy for patients with chronic myeloid leukemia (CML), but the frequency of resistance increases in advancing stages of disease. Elimination of BCR/ABL-dependent intracellular signals triggers apoptosis, but it is unclear whether this activates additional cell survival and/or death pathways. We have shown here that IM induces autophagy in CML blast crisis cell lines, CML primary cells, and p210BCR/ABL-expressing myeloid precursor cells. IM-induced autophagy did not involve c-Abl or Bcl-2 activity but was associated with ER stress and was suppressed by depletion of intracellular Ca2+, suggesting it is mechanistically nonoverlapping with IM-induced apoptosis. We further demonstrated that suppression of autophagy using either pharmacological inhibitors or RNA interference of essential autophagy genes enhanced cell death induced by IM in cell lines and primary CML cells. Critically, the combination of a tyrosine kinase inhibitor (TKI), i.e., IM, nilotinib, or dasatinib, with inhibitors of autophagy resulted in near complete elimination of phenotypically and functionally defined CML stem cells. Together, these findings suggest that autophagy inhibitors may enhance the therapeutic effects of TKIs in the treatment of CML.

The type 1 insulin-like growth factor receptor (IGF-1R), activated by its ligands, protects several cell types from a variety of apoptotic injuries. The main signaling pathway for IGF-1R-mediated protection from apoptosis has been previously elucidated and rests on the activation of phosphatidylinositol 3-kinase, Akt/protein kinase B, and the phosphorylation and inactivation of BAD, a member of the Bcl-2 family of proteins. In 32D cells (a murine hemopoietic cell line devoid of insulin receptor substrate 1 [IRS-1]), the IGF-1R activates alternative pathways for protection from apoptosis induced by withdrawal of interleukin-3. One of these pathways leads to the activation of mitogen-activated protein kinase, while a third pathway results in the mitochondrial translocation of Raf and depends on the integrity of a group of serines in the C terminus of the receptor that are known to interact with 14.3.3 proteins. All three pathways, however, result in BAD phosphorylation. The presence of multiple antiapoptotic pathways may explain the remarkable efficacy of the IGF-1R in protecting cells from apoptosis.

Abstract Lys-27-Met mutations in histone 3 genes (H3K27M) characterize a subgroup of deadly gliomas and decrease genome-wide H3K27 trimethylation. Here we use primary H3K27M tumor lines and isogenic CRISPR-edited controls to assess H3K27M effects in vitro and in vivo. We find that whereas H3K27me3 and H3K27me2 are normally deposited by PRC2 across broad regions, their deposition is severely reduced in H3.3K27M cells. H3K27me3 is unable to spread from large unmethylated CpG islands, while H3K27me2 can be deposited outside these PRC2 high-affinity sites but to levels corresponding to H3K27me3 deposition in wild-type cells. Our findings indicate that PRC2 recruitment and propagation on chromatin are seemingly unaffected by K27M, which mostly impairs spread of the repressive marks it catalyzes, especially H3K27me3. Genome-wide loss of H3K27me3 and me2 deposition has limited transcriptomic consequences, preferentially affecting lowly-expressed genes regulating neurogenesis. Removal of H3K27M restores H3K27me2/me3 spread, impairs cell proliferation, and completely abolishes their capacity to form tumors in mice.

Current concepts regarding the biology of aging are primarily based on studies aimed at identifying factors regulating lifespan. However, lifespan as a sole proxy measure for aging can be of limited value because it may be restricted by specific pathologies. Here, we employ large-scale phenotyping to analyze hundreds of markers in aging male C57BL/6J mice. For each phenotype, we establish lifetime profiles to determine when age-dependent change is first detectable relative to the young adult baseline. We examine key lifespan regulators (putative anti-aging interventions; PAAIs) for a possible countering of aging. Importantly, unlike most previous studies, we include in our study design young treated groups of animals, subjected to PAAIs prior to the onset of detectable age-dependent phenotypic change. Many PAAI effects influence phenotypes long before the onset of detectable age-dependent change, but, importantly, do not alter the rate of phenotypic change. Hence, these PAAIs have limited effects on aging.

Summary Current concepts regarding the biology of aging are based on studies aimed at identifying factors regulating natural lifespan. However, lifespan as a sole proxy measure for aging can be of limited value because it may be restricted by specific sets of pathologies, rather than by general physiological decline. Here, we employed large-scale phenotyping to analyze hundreds of phenotypes and thousands of molecular markers across tissues and organ systems in a single study of aging male C57BL/6J mice. For each phenotype, we established lifetime profiles to determine when age-dependent phenotypic change is first detectable relative to the young adult baseline. We examined central genetic and environmental lifespan regulators (putative anti-aging interventions, PAAIs; the following PAAIs were examined: mTOR loss-of-function, loss-of-function in growth hormone signaling, dietary restriction) for a possible countering of the signs and symptoms of aging. Importantly, in our study design, we included young treated groups of animals, subjected to PAAIs prior to the onset of detectable age-dependent phenotypic change. In parallel to our studies in mice, we assessed genetic variants for their effects on age-sensitive phenotypes in humans. We observed that, surprisingly, many PAAI effects influenced phenotypes long before the onset of detectable age-dependent changes, rather than altering the rate at which these phenotypes developed with age. Accordingly, this subset of PAAI effects does not reflect a targeting of age-dependent phenotypic change. Overall, our findings suggest that comprehensive phenotyping, including the controls built in our study, is critical for the investigation of PAAIs as it facilitates the proper interpretation of the mechanistic mode by which PAAIs influence biological aging. Highlights Phenotyping at scale defines lifetime trajectories of age-dependent changes in C57BL/6J mice Central genetic and environmental lifespan regulators (putative anti-aging interventions; PAAIs) influence age-sensitive phenotypes (ASPs) often long before the appearance of age-dependent changes in these ASPs Corresponding genetic variants in humans also have age-independent effects Many PAAI effects shift the baseline of ASPs rather than slowing their rate of change

Abstract Oncohistones represent compelling evidence for a causative role of epigenetic perturbations in cancer. Giant cell tumours of bone (GCTs) are characterised by a mutated histone H3.3 as the sole genetic driver present in bone-forming osteoprogenitor cells but absent from abnormally large bone-resorbing osteoclasts which represent the hallmark of these neoplasms. While these striking features imply a pathogenic interaction between mesenchymal and myelomonocytic lineages during GCT development, the underlying mechanisms remain unknown. We show that the changes in the transcriptome and epigenome in the mesenchymal cells caused by the H3.3-G34W mutation contribute to increase osteoclast recruitment in part via reduced expression of the TGFβ-like soluble factor, SCUBE3. In turn, osteoclasts secrete unregulated amounts of SEMA4D enhancing proliferation of mutated osteoprogenitors and arresting their maturation. These findings provide a mechanism by which GCTs undergo differentiation upon denosumab treatment, a drug that depletes osteoclasts. In contrast, gain of hTERT activity, commonly found in malignant GCT, makes neoplastic cells insensitive to osteoclasts, predicting the unresponsiveness to denosumab. We provide a mechanism for GCT initiation and its response to current treatment, the basis of which is dysfunctional cross-talk between bone-forming and bone-resorbing cells, emphasising the importance of tumor/microenvironment bidirectional interactions in tumorigenesis.

Abstract Background Developmental brain tumors harboring BRAF V600E somatic mutation are diverse. Here, we describe molecular factors that determine BRAF V600E -induced tumor biology and function. Methods Intraventricular in utero electroporation in combination with the piggyBac transposon system is employed as a tool to generate developmental brain neoplasms. In vivo tumor growth is monitored by using the infrared fluorescent protein (iRFP). Lineage inference is carried out by using the Brainbow transgene. Neural activity from tumor slices is assessed by multielectrode array. RNA sequencing is exploited to analyze the induced neoplasms at the transcriptomic level. Results BRAF V600E in murine neural progenitors only in concert with active PI3K/mTOR-signaling through constitutively phosphorylated Akt-kinase ( p Akt) elicits benign neoplasms composed of enlarged dysmorphic neurons and neoplastic astroglia recapitulating ganglioglioma (GG). Purely glial tumors partially resembling polymorphous low-grade neuroepithelial tumors of the young (PLNTYs) emerge from BRAF V600E alone. Additional somatic Trp53 -loss is sufficient to induce anaplastic GGs (aGGs) with glioneuronal clonality. Functionally, only BRAF V600E / p Akt tumors intrinsically generate substantial neuronal activity and show enhanced relay to adjacent tissue conferring high epilepsy propensity. In contrast, PLNTY- and aGG-models lack significant spike activity, which appears in line with the glial differentiation of the former and a dysfunctional tissue structure combined with reduced neuronal transcript signatures in the latter. Conclusion mTOR-signaling and Trp53 -loss critically determine the biological diversity and electrical activity of BRAF V600E -induced tumors. Key points IUE of BRAF V600E and activation of mTOR leads to ganglioglioma (GG)-like tumors, while BRAF V600E alone give rise to PLNTY-like neoplasms. Anaplastic GGs depend on the Trp53 deletion in combination to BRAF V600E and PI3K-mTOR signaling cascade. Importance of the Study Glioneuronal tumors are challenging with respect to biological behavior and seizure emergence. While BRAF V600E in murine neural precursors induces oligoid tumors, it requires an overactivation of PI3K/mTOR-signaling for the development of hyperexcitable gangliogliomas and additional Trp53 -loss for anaplastic transformation.