Abstract Glioblastoma multiforme (GBM) is the most severe primary brain cancer. Despite an aggressive treatment comprising surgical resection and radio/chemotherapy patient’s survival post diagnosis remains short. A limitation for success in finding novel improved therapeutic options for such dismal disease partly lies in the lack of a relevant animal model that accurately recapitulates patient disease and standard of care. In the present study, we have developed a novel immunocompetent GBM model that includes tumor surgery and a radio/chemotherapy regimen resembling the Stupp protocol and we have used this model to test the impact of the pharmacological inhibition of the endoplasmic reticulum (ER) stress sensor IRE1, on treatment efficacy.

Lung cancer is one of the most common and deadliest cancers. Preclinical models are essential to study new therapies and combinations taking tumor genetics into account. We have established cell lines expressing the luciferase gene from lines with varied genetic backgrounds, commonly encountered in patients with pulmonary adenocarcinoma. We have characterized these lines by testing their response to multiple drugs. Thus, we have developed orthotopic preclinical mouse models of NSCLC with very high engraftment efficiency. These models allow the easy monitoring of tumor growth, particularly in response to treatment, and of tumor cells dissemination in the body. We show that concomitant treatment with osimertinib (3rd generation tyrosine kinase inhibitor targeting mutated EGFR) and bevacizumab (anti-angiogenic targeting VEGF) can have a beneficial therapeutic effect on EGFR-mutated tumors. We also show that the addition of afatinib to osimertinib-treated tumors in escape leads to tumor growth inhibition. No such effect is observed with selumetinib or simvastatin. These preclinical mouse models therefore make it possible to test innovative therapeutic combinations and are also a tool of choice for studying resistance mechanisms.

Endoplasmic Reticulum (ER) proteostasis control and the Unfolded Protein Response (UPRER) have been shown to contribute to tumor development and aggressiveness. As such, the UPRER sensor IRE1α (referred to as IRE1 hereafter) is a major regulator of glioblastoma (GBM) development and is an appealing therapeutic target. To document IRE1 suitability as an antineoplastic pharmacological target, we investigated how this protein contributed to GBM cell reprogramming, a property involved in treatment resistance and disease recurrence. Probing the IRE1 activity molecular signature on transcriptome datasets of human tumors, showed that high IRE1 activity correlated with low expression of the main GBM stemness transcription factors SOX2, SALL2, POU3F2 and OLIG2. Henceforth, this phenotype was pharmacologically and genetically recapitulated in immortalized and primary GBM cell lines as well as in mouse models. We demonstrated that constitutive activation of the IRE1/XBP1/miR148a signaling axis repressed the expression of SOX2 and led to maintenance of a differentiation phenotype in GBM cells. Our results describe a novel role for IRE1 signaling in maintaining differentiated tumor cell state and highlight opportunities of informed IRE1 modulation utility in GBM therapy.

In the past decades many studies reported Endoplasmic Reticulum (ER) resident proteins to localize to the cytosol but the mechanisms by which this occurs and whether these proteins exert cytosolic functions remain unknown. We found that select ER luminal proteins accumulate in the cytosol of glioblastoma cells isolated from mouse and human tumors. In cultured cells ER protein reflux to the cytosol occurs upon proteostasis perturbation. As such we investigated whether refluxed proteins gain new functions in the cytosol thus providing advantage to tumor cells. Using the ER luminal protein AGR2 as a model, we showed that it is refluxed to the cytosol where it binds and inhibits the tumor suppressor p53. We named this phenomenon ER to Cytosol Signaling (ERCYS) as an ER surveillance mechanism conserved in Eukaryotes to relieve the ER from its contents upon stress and to provide selective advantage to tumor cells through gain-of-cytosolic functions.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract Signalling by the Unfolded Protein Response (UPR) or by the Death Receptors (DR) represents cellular stress pathways frequently activated towards pro-tumoral outputs in cancer. Experimental evidence has highlighted functional links between the UPR and the DR TRAIL-R1/2. Herein, we demonstrate that the UPR sensor IRE1 controls the expression of CD95/Fas, another DR, and its cell death-inducing ability. Whereas CD95 is not a general determinant of ER stress-induced cell death, IRE1 RNase activity inhibition increased CD95 expression and exacerbated CD95L-induced cell death in glioblastoma (GB) and Triple-Negative Breast Cancer (TNBC) cell lines. In accordance, CD95 mRNA was identified as a target of Regulated IRE1-Dependent Decay of RNA (RIDD). Moreover, CD95 expression is elevated in TNBC and GB human tumours exhibiting low RIDD activity. Surprisingly, CD95 expression is also lower in XBP1s-low human tumour samples. We show that IRE1 RNase inhibition led to CD95 expression attenuation and reduced CD95-mediated hepatic toxicity in mice. In addition, overexpression of XBP1s increased CD95 expression and sensitized GB and TNBC cells to CD95L-induced cell death. Overall, these results demonstrate the tight IRE1-mediated control of CD95-dependent cell death signals in a dual manner through both RIDD and XBP1s, and they identify a novel, pharmacologically actionable link between IRE1 and CD95 signalling.

Tumor cells are exposed to intrinsic and environmental challenges that trigger endoplasmic reticulum (ER) homeostasis alteration, in turn leading to ER stress. To cope with this, tumor cells engage an adaptive signaling pathway, the unfolded protein response (UPR) thus promoting the acquisition of malignant features. As such, glioblastoma multiforme (GBM), the most aggressive primary brain tumors, exhibit constitutive UPR signals to sustain growth. Herein, we showed that signaling elicited by one of the UPR sensors, IRE1, promotes GBM tumor invasion, angiogenesis and infiltration by macrophages. Hence, high IRE1 activity in tumors predicts worse outcome. We further dissect IRE1-dependent mechanisms that shape the brain tumor immune microenvironment towards myeloid cells. We identify an IRE1-dependent signaling pathway that directly controls the expression/release of proinflammatory chemokines (CXCL2, IL6, IL8) leading to tumor cell-mediated chemoattraction of neutrophils and macrophages. This pathway requires XBP1 non-conventional mRNA splicing and XBP1s-dependent expression of the E2 ubiquitin enzyme UBE2D3. The latter contributes to the degradation of the NFκB inhibitor IκB, leading to the up-regulation of proinflammatory chemokines. Our work identifies a novel IRE1/UBE2D3 proinflammatory signaling axis instrumental to pro-tumoral immune regulation of GBM.

Abstract Cholangiocarcinoma (CCA) is a poor prognosis liver cancer characterized by high aggressiveness and resistance to therapy. Long non-coding RNAs (lncRNAs) and signals imposed by oncogenic pathways, such as transforming growth factor β (TGFβ), contribute to cholangiocarcinogenesis. Here, we identified LINC00313 lncRNA as a novel target of TGFβ signalling in CCA cells. TGFβ induced LINC00313 expression in a TβRI/Smad-dependent manner. Gene expression and genome-wide chromatin accessibility profiling revealed that nuclear LINC00313 transcriptionally regulated genes involved in Wnt signalling, such as TCF7 . LINC00313 gain-of-function enhanced TCF/LEF-dependent transcription, promoted colony formation in vitro and accelerated tumour growth in vivo . Genes associated with LINC00313 over-expression in human CCA were characterized by KRAS and TP53 mutations and reduced patient’s overall survival. Mechanistically, actin-like 6A (ACTL6A), a subunit of SWI/SNF chromatin remodelling complex, interacted with LINC00313 and impacted on TCF7 and SULF2 transcription. We propose a model whereby TGFβ induces LINC00313 in order to regulate expression of hallmark Wnt pathway genes, in co-operation with SWI/SNF. By modulating key genes of the Wnt pathway, LINC00313 fine-tunes Wnt/TCF/LEF-dependent transcriptional responses and boosts cholangiocarcinogenesis.

Renal cell carcinoma (RCC) still lacks prognostic and predictive biomarkers to monitor the disease and the response to therapy. The usual strategy in translational research is to start from human samples, to identify molecular markers and gene networks and then to functionally validate them in vitro and in animal models. We devised herein a completely opposite strategy from “mouse to man” by performing an aggressiveness screen and used functional genomics, imaging, clinical data and computational approaches in order to discover molecular pathways and players in renal cancer development and metastasis. Multiple cell lines for primary tumor growth, survival in the blood circulation and lung metastasis or metastatic spread from the primary tumor were generated and analyzed using a multi-layered approach which includes large-scale transcriptome, genome and methylome analyses. Transcriptome and methylome analyses demonstrated distinct clustering in three different groups. Remarkably, DNA sequencing did not show significant genomic variations in the different groups which indicates absence of clonal selection during the in vivo amplification process. Transcriptome analysis revealed distinct signatures of tumor aggressiveness which were validated in patient cohorts. Methylome analysis of full-length DNA allowed clustering of the same groups and revealed clinically relevant signatures. Furthermore, we identified SAA2 and CFB as soluble prognostic and predictive biomarkers of the therapeutic response. We also uncovered IL34 as another soluble prognostic biomarker and key regulator of renal cell carcinoma (RCC) progression. This was also functionally validated in vivo, and a mathematical model of IL34-dependent primary tumor growth and metastasis development was provided. These results indicate that such multilayered analysis in a RCC animal model leads to meaningful results that are of translational significance.One Sentence Summary An aggressiveness screen with multilayer systems analysis to identify signatures and biomarkers for renal cell carcinoma aggressiveness.