Inhibition of the PI3K/AKT pathway results in induction of ER-dependent transcriptional activity and susceptibility to anti-estrogen therapy in ER-positive breast cancer.

Tumor cells develop resistance to a drug used to treat breast cancer through a chromatin remodeling mechanism.

CREBBP mutations are highly recurrent in B-cell lymphomas and either inactivate its histone acetyltransferase (HAT) domain or truncate the protein. Herein, we show that these two classes of mutations yield different degrees of disruption of the epigenome, with HAT mutations being more severe and associated with inferior clinical outcome. Genes perturbed by CREBBP mutation are direct targets of the BCL6/HDAC3 onco-repressor complex. Accordingly, we show that HDAC3 selective inhibitors fully reverse CREBBP mutant aberrant epigenetic programming resulting in: a) growth inhibition of lymphoma cells through induction of BCL6 target genes such as CDKN1A and b) restoration of immune surveillance due to induction of BCL6 repressed IFN pathway and antigen presentation genes. By reactivating these genes, exposure to HDAC3-i restored the ability of tumor infiltrating lymphocytes to kill DLBCL cells in an MHC II and MHC I dependent manner. Hence HDAC3-i represent a novel mechanism-based immune-epigenetic therapy for CREBBP mutant lymphomas.

Abstract Pancreatic ductal adenocarcinomas (PDACs) have enhanced nutrient uptake requirements and rapid metabolic processing. The enzyme UDP-glucose pyrophosphorylase 2 (UGP2) rests at the convergence of multiple metabolic pathways, however the role of UGP2 in tumor maintenance and cancer metabolism remains unclear. Here, we identify an essential role for UGP2 in the maintenance of PDAC growth in both in vitro and in vivo tumor models. Transcription of UGP2 is directly regulated by the YAP/TEAD complex. Loss of UGP2 leads to decreased intracellular glycogen and defects in N-glycosylation targets important for cell growth including epidermal growth factor receptor (EGFR). In murine xenograft models, knockdown of UGP2 halted tumor growth and repressed expression of EGFR. The critical roles of UGP2 in cancer maintenance, metabolism, and protein glycosylation may offer new avenues of therapy for otherwise intractable PDACs. Impact Statement Convergent findings reveal that UDP-glucose pyrophosphorylase 2 has a central role in growth and metabolism of pancreatic ductal adenocarcinomas, highlighting novel therapeutic possibilities for this deadly cancer.

In this note, we re-examine the work of Bosch et al. from a network point of view. In particular, we employ an extended definition of Ollivier-Ricci curvature that allows us to study graphs with both positive and negative weights. This is done by utilizing a dual formulation of the Wasserstein metric, allowing us to extend the Earth Mover's Distance to signed measures. The resulting curvature may be applied study the robustness properties of general networks modeled as weighted graphs. In this note, we apply the theory to elucidate the robustness and therefore possible mechanisms of resistance of estrogen receptor positive breast cancer under PI3K inhibition.

Abstract This abstract is being presented as a short talk in the scientific program. A full abstract is printed in the Proffered Abstracts section (PR012) of the Conference Program/Proceedings. Citation Format: Sarah Naomi Olsen, Bryn Anderson, Charles Hatton, Rinath Jeselsohn, Myles Brown, Eneda Toska, Scott Armstrong. KAT6A/B and Menin-MLL complexes coordinately regulate estrogen receptor-driven gene expression programs in breast cancer [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Expanding and Translating Cancer Synthetic Vulnerabilities; 2024 Jun 10-13; Montreal, Quebec, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Mol Cancer Ther 2024;23(6 Suppl):Abstract nr A025.

Abstract The estrogen receptor (ER) is expressed in ∼70% of breast cancers where it functions as a critical transcription factor that regulates cell growth and tumor progression. ER inhibition is a mainstay treatment for ER-positive (ER+) breast cancer, but despite the clinical benefit of targeting ER signaling, breast cancer remains the second leading cause of cancer-related death in women, with ∼50% of deaths resulting from ER+ tumors. While recurrent and metastatic ER+ tumors are typically resistant to endocrine therapies they continue to rely on ER signaling suggesting that disruption of other chromatin associated complexes that mediate ER-driven gene expression may present an alternative therapeutic strategy. One chromatin modifier important in regulating ER function is the histone acetyltransferase KAT6A. KAT6A is amplified and/or overexpressed in ∼15% of ER+ tumors and a novel KAT6A/B inhibitor has entered clinical trials for advanced breast cancer. However, as with most single agent therapies, compensatory mechanisms may attenuate the effects of KAT6A/B inhibition on ER-driven gene expression. We hypothesized that the dual targeting of distinct chromatin complexes would enhance the effects of KAT6A/B inhibition, by altering chromatin state and transcriptional output. To that end we performed an epigenetic focused CRISPR-Cas9-based functional genetic screen to identify chromatin-associated proteins that enhance KAT6A/B inhibition. CRISPR guides targeting MEN1 (encoding Menin) were among our top hits as sensitizers to treatment with the KAT6A/B inhibitor PF-9363. We confirmed that co-treatment of PF-9363, and the Menin inhibitor, SNDX-5613, had strong synergistic anti-proliferative effects in a panel of ER+ breast cancer cell lines. Mechanistically, our data revealed that KAT6A/B and Menin cooperatively regulate ER-driven gene expression and chromatin accessibility, both through direct effects on ESR1 expression as well as through effects at ER target genes. Specifically, we found that KAT6A and Menin-KMT2A complexes co-localized at promoters of ER target genes and treatment with KAT6A/B or Menin inhibitors displaced KAT6A and Menin/KMT2A from ER target genes, respectively. Yet only the combination effectively displaced both complexes from chromatin, which produced more dramatic changes in ER-directed gene expression than either small molecule alone. Combined displacement of KAT6A and Menin/KMT2A at ER-regulated genes induced loss of an active chromatin landscape characterized by reduction of activating histone modifications and loss of RNA Polymerase II binding to ER target loci. Importantly, the combination of KAT6A/B and Menin inhibition was effective in a panel of ER+ patient-derived organoid models as well as in various models of endocrine resistance, including models with ESR1 mutations, NF1 loss, and FOXA1 mutations. Both KAT6A/B and Menin inhibitors are in Phase I/II clinical trials and have shown manageable toxicity profiles to date. This combination represents a novel potential therapeutic combination for ER+ breast cancer. Citation Format: Sarah Naomi Olsen, Bryn Anderson, Charles Hatton, Rinath Jeselsohn, Myles Brown, Eneda Toska, Scott Armstrong. KAT6A/B and Menin-MLL complexes coordinately regulate estrogen receptor-driven gene expression programs in breast cancer [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Expanding and Translating Cancer Synthetic Vulnerabilities; 2024 Jun 10-13; Montreal, Quebec, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Mol Cancer Ther 2024;23(6 Suppl):Abstract nr PR012.

Abstract Lipids are present within the cell nucleus where they engage with factors involved in gene regulation. Cholesterol associates with chromatin in vivo and stimulates nucleosome packing in-vitro, but its effects on specific transcriptional responses are not clear. Here we show that the lipidated WT1 transcriptional corepressor, BASP1, interacts with cholesterol in the cell nucleus through a conserved cholesterol interaction motif. We demonstrate that BASP1 directly recruits cholesterol to the promoter region of WT1 target genes. Mutation of BASP1 to ablate its interaction with cholesterol or the treatment of cells with drugs that block cholesterol biosynthesis inhibit the transcriptional repressor function of BASP1. We find that the BASP1-cholesterol interaction is required for BASP1-dependent chromatin remodelling and the direction of transcription programs that control cell differentiation. Our study uncovers a mechanism for gene-specific targeting of cholesterol where it is required to mediate transcriptional repression. Significance Cholesterol is present within the cell nucleus where it associates with chromatin but to date, a direct role for cholesterol in nuclear processes has not been identified. We demonstrate that the transcriptional repressor BASP1 directly interacts with cholesterol within the cell nucleus through a consensus cholesterol interaction motif. BASP1 recruits cholesterol to the promoter region of target genes where it is required to mediate chromatin remodelling and transcriptional repression. Our work demonstrates that nuclear cholesterol plays a direct role in transcriptional regulation.

Abstract Background While NTRK fusion-positive cancers can be exquisitely sensitive to first-generation TRK inhibitors, resistance inevitably occurs, mediated in many cases by acquired NTRK mutations. Next-generation inhibitors (e.g., selitrectinib, repotrectinib) maintain activity against these TRK mutant tumors; however, there are no next-generation TRK inhibitors approved by the FDA and select trials have stopped treating patients. Thus, the identification of novel, potent and specific next-generation TRK inhibitors is a high priority. Methods In silico modeling and in vitro kinase assays were performed on TRK wild type (WT) and TRK mutant kinases. Cell viability and clonogenic assays as well as western blots were performed on human primary and murine engineered NTRK fusion-positive TRK WT and mutant cell models. Finally, zurletrectinib was tested in vivo in human xenografts and murine orthotopic glioma models harboring TRK-resistant mutations. Results In vitro kinase and in cell-based assays showed that zurletrectinib, while displaying similar potency against TRKA, TRKB, and TRKC WT kinases, was more active than other FDA approved or clinically tested 1 st - (larotrectinib) and next-generation (selitrectinib and repotrectinib) TRK inhibitors against most TRK inhibitor resistance mutations (13 out of 18). Similarly, zurletrectinib inhibited tumor growth in vivo in sub-cute xenograft models derived from NTRK fusion-positive cells at a dose 30 times lower when compared to selitrectinib. Computational modeling suggests this stronger activity to be the consequence of augmented binding affinity of zurletrectinib for TRK kinases. When compared to selitrectinib and repotrectinib, zurletrectinib showed increased brain penetration in rats 0.5 and 2 h following a single oral administration. Consistently, zurletrectinib significantly improved the survival of mice harboring orthotopic NTRK fusion-positive, TRK-mutant gliomas (median survival = 41.5, 66.5, and 104 days for selitrectinib, repotrectinib, and zurletrectinib respectively; P < 0.05). Conclusion Our data identifies zurletrectinib as a novel, highly potent next-generation TRK inhibitor with stronger in vivo brain penetration and intracranial activity than other next-generation agents.