Abstract Cellular and molecular heterogeneity within tumors has long been associated with the progression of cancer to an aggressive phenotype and a poor prognosis. However, how such intratumoral heterogeneity contributes to the invasiveness of cancer is largely unknown. Here, using a multidisciplinary approach, we investigate the interaction between molecular subtypes within bladder microtumors and the corresponding effects on their invasiveness. Our results reveal heterogeneous microtumors formed by multiple molecular subtypes possess enhanced invasiveness compared to individual cells, even when both cells are not invasive individually. To examine the molecular mechanism of intratumoral heterogeneity mediated invasiveness, live single cell biosensing, RNA interference, and CRISPR-Cas9 gene editing approaches were applied to investigate and control the composition of the microtumors. An agent-based computational model was also developed to evaluate the influence of NOTCH1 variation on DLL4 expression within a microtumor. The data indicate that variation in NOTCH1 expression can lead to upregulation of DLL4 expression within the microtumor and enhancement of microtumor invasiveness. Overall, our results reveal a novel mechanism of heterogeneity mediated invasiveness through intratumoral variation of gene expression. Summary statement This study reveals a mechanism that Notch1 variation, instead of the average value, promotes the invasiveness of microtumor, providing a link between intratumoral heterogeneity and collective cancer invasion.

Muscle-invasive bladder cancers have recently been characterized by their distinct expression of luminal and basal genes, which could be used to predict key clinical features such as disease progression and overall survival. For example, FOXA1, GATA3, and PPARG have been shown to be essential for luminal subtype-specific regulation and subtype switching, while TP63 and STAT3 are critical for basal subtype bladder cancer. Despite these advances, the underlying epigenetic mechanism and 3D chromatin architecture for subtype-specific regulation in bladder cancers remains largely unknown. Here, we determined the genome-wide transcriptome, enhancer landscape, TF binding profiles (FOXA1 and GATA3) in luminal and basal subtypes of bladder cancers. Furthermore, we mapped genome-wide chromatin interactions by Hi-C in both bladder cancer cell lines and primary patient tumors, for the first time in bladder cancer. We showed that subtype-specific transcription is accompanied by specific open chromatin and epigenomic marks, at least partially driven by distinct TF binding at distal-enhancers of luminal and basal bladder cancers. Finally, we identified a novel clinically relevant transcriptional factor, Neuronal PAS Domain Protein 2 (NPAS2), in luminal bladder cancers that regulates other luminal-specific genes (such as FOXA1, GATA3, and PPARG) and affects cancer cell proliferation and migration. In summary, our work shows a subtype-specific epigenomic and 3D genome structure in urinary bladder cancers and suggested a novel link between the circadian TF NPAS2 and a clinical bladder cancer subtype.

The discovery of bladder cancer transcriptional subtypes provides an opportunity to identify high risk patients, and tailor disease management. Recent studies suggest tumor heterogeneity contributes to plasticity of molecular subtype during progression and following treatment. Nonetheless, the transcriptional drivers of the aggressive basal-squamous subtype remain unidentified. As PPARγ has been repeatedly implicated in the luminal subtype of bladder cancer, we hypothesized inactivation of this transcriptional master regulator during progression results in increased expression of basal-squamous specific transcription factors (TFs) which act to drive aggressive behavior. We initiated a pharmacologic and RNA-seq-based screen to identify PPARγ-repressed, basal-squamous specific TFs. Hierarchical clustering of RNA-seq data following treatment of a panel of human bladder cancer cell lines with a PPARγ agonist identified a number of TFs regulated by PPARγ activation, several of which are implicated in urothelial and squamous differentiation. One PPARγ-repressed TF implicated in squamous differentiation identified is Transcription Factor Activating Protein 2 alpha (TFAP2A). We show TFAP2A and its paralog TFAP2C are overexpressed in basal-squamous bladder cancer and in squamous areas of cystectomy samples, and that overexpression is associated with increased lymph node metastasis and distant recurrence, respectively. Biochemical analysis confirmed the ability of PPARγ activation to repress TFAP2A, while PPARγ antagonist studies indicate the requirement of a functional receptor. In vivo tissue recombination studies show TFAP2A and TFAP2C promote tumor growth in line with the aggressive nature of basal-squamous bladder cancer. Our findings suggest PPARγ inactivation, as well as TFAP2A and TFAP2C overexpression cooperate with other TFs to promote the basal-squamous transition.

You have accessJournal of UrologyCME1 May 2022MP43-06 COMPARING MRI/US FUSION TO STANDARD PROSTATE BIOPSY IN DETERMINING GRADE RECLASSIFICATION AT CONFIRMATORY BIOPSY IN A MULTI-INSTITUTIONAL ACTIVE SURVEILLANCE COHORT: A PENNSYLVANIA UROLOGY REGIONAL COLLABORATIVE (PURC) ANALYSIS David Strauss, Rohit Reddy, Matthew Loecher, Kaynaat Syed, John Danella, Serge Ginzburg, Laurence Belkoff, Jeffrey Tomaszewski, Edouard Trabulsi, Eric Singer, Bruce Jacobs, Jay Raman, Thomas Guzzo, Robert Uzzo, and Adam Reese David StraussDavid Strauss More articles by this author , Rohit ReddyRohit Reddy More articles by this author , Matthew LoecherMatthew Loecher More articles by this author , Kaynaat SyedKaynaat Syed More articles by this author , John DanellaJohn Danella More articles by this author , Serge GinzburgSerge Ginzburg More articles by this author , Laurence BelkoffLaurence Belkoff More articles by this author , Jeffrey TomaszewskiJeffrey Tomaszewski More articles by this author , Edouard TrabulsiEdouard Trabulsi More articles by this author , Eric SingerEric Singer More articles by this author , Bruce JacobsBruce Jacobs More articles by this author , Jay RamanJay Raman More articles by this author , Thomas GuzzoThomas Guzzo More articles by this author , Robert UzzoRobert Uzzo More articles by this author , and Adam ReeseAdam Reese More articles by this author View All Author Informationhttps://doi.org/10.1097/JU.0000000000002609.06AboutPDF ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissionsReprints ShareFacebookLinked InTwitterEmail Abstract INTRODUCTION AND OBJECTIVE: Active surveillance (AS) has emerged as the optimal management of low-risk prostate cancer (CaP) patients, and relies on an accurate confirmatory biopsy to stratify disease risk. The literature is conflicting regarding whether multiparametric (mp) MRI/fusion biopsy improves detection of clinically significant cancers compared to standard 12-core trans rectal ultrasound (TRUS) at time of confirmatory AS biopsy. We aimed to analyze a prospectively maintained multi-institutional AS database with the intent to compare clinically significant reclassification rates between biopsy groups at confirmatory biopsy. METHODS: The Pennsylvania Urological Regional Collaborative (PURC) database, a prospectively maintained consortium CaP database, was retrospectively queried for all low-risk CaP men on AS. Patients were categorized by modality of confirmatory biopsy (either standard 12 core TRUS prostate biopsy or mpMRI targeted/ultrasound fusion prostate biopsy). The primary outcome of interest was grade group reclassification at the time of confirmatory biopsy. RESULTS: The study cohort included 469 low risk men on AS, with 339 (72%) undergoing standard 12-core TRUS confirmatory biopsy and 130 (28%) undergoing fusion confirmatory biopsy. There were no differences between groups at index biopsy, regarding demographic or disease characteristics. (Table 1) Clinically significant grade reclassification, defined as GG2 or greater, was seen on 42% (54) of mpMRI biopsies vs. only 22% (74) of standard biopsies (p < 0.001) (Table 2). CONCLUSIONS: The use of mp-MRI for AS confirmatory biopsy, compared to standard 12-core TRUS biopsy, improved the detection of clinically significant cancer. These findings suggest the value of MRI/US fusion biopsy to appropriately identify higher risk men on AS who may benefit from definitive treatment. Source of Funding: N/A © 2022 by American Urological Association Education and Research, Inc.FiguresReferencesRelatedDetails Volume 207Issue Supplement 5May 2022Page: e742 Advertisement Copyright & Permissions© 2022 by American Urological Association Education and Research, Inc.MetricsAuthor Information David Strauss More articles by this author Rohit Reddy More articles by this author Matthew Loecher More articles by this author Kaynaat Syed More articles by this author John Danella More articles by this author Serge Ginzburg More articles by this author Laurence Belkoff More articles by this author Jeffrey Tomaszewski More articles by this author Edouard Trabulsi More articles by this author Eric Singer More articles by this author Bruce Jacobs More articles by this author Jay Raman More articles by this author Thomas Guzzo More articles by this author Robert Uzzo More articles by this author Adam Reese More articles by this author Expand All Advertisement PDF DownloadLoading ...

You have accessJournal of UrologyCME1 May 2022MP43-16 RACIAL DISPARITIES IN RATES OF GLEASON GRADE RECLASSIFICATION IN A MULTI-INSTITUTIONAL PROSTATE CANCER ACTIVE SURVEILLANCE COHORT: A PENNSYLVANIA UROLOGY REGIONAL COLLABORATIVE (PURC) ANALYSIS Rohit Reddy, David Strauss, Matthew Loecher, Kaynaat Syed, John Danella, Serge Ginzburg, Laurence Belkoff, Jeffrey Tomaszewski, Edouard Trabulsi, Eric A. Singer, Bruce L. Jacobs, Jay Raman, Thomas Guzzo, Thomas Guzzo, Robert Uzzo, and Adam C. Reese Rohit ReddyRohit Reddy More articles by this author , David StraussDavid Strauss More articles by this author , Matthew LoecherMatthew Loecher More articles by this author , Kaynaat SyedKaynaat Syed More articles by this author , John DanellaJohn Danella More articles by this author , Serge GinzburgSerge Ginzburg More articles by this author , Laurence BelkoffLaurence Belkoff More articles by this author , Jeffrey TomaszewskiJeffrey Tomaszewski More articles by this author , Edouard TrabulsiEdouard Trabulsi More articles by this author , Eric A. SingerEric A. Singer More articles by this author , Bruce L. JacobsBruce L. Jacobs More articles by this author , Jay RamanJay Raman More articles by this author , Thomas GuzzoThomas Guzzo More articles by this author , Thomas GuzzoThomas Guzzo More articles by this author , Robert UzzoRobert Uzzo More articles by this author , and Adam C. ReeseAdam C. Reese More articles by this author View All Author Informationhttps://doi.org/10.1097/JU.0000000000002609.16AboutPDF ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissionsReprints ShareFacebookLinked InTwitterEmail Abstract INTRODUCTION AND OBJECTIVE: Active surveillance (AS) is an established management option for patients with low-risk prostate cancer (CaP), with favorable long-term oncologic outcomes. Previous literature has shown significant racial CaP disparities with African-American (AA) men having a higher incidence of disease and more aggressive tumors. The purpose of this study is to analyze a prospectively maintained multi-institutional AS database to compare Gleason grade reclassification rates on confirmatory biopsy stratified by race. METHODS: The Pennsylvania Urological Regional Collaborative (PURC) is a prospectively maintained CaP quality improvement collaborative. The PURC database was queried for low risk CaP men on AS divided by race (AA vs Caucasian/Other). The primary outcome of interest was the rate of Gleason grade reclassification at the time of confirmatory biopsy. RESULTS: The study cohort included 536 patients with low risk CaP on AS, comprised of 119 (22.2%) AA and 417 (77.8%) Caucasian/Other men. Other than BMI, there were no significant differences in either patient demographics or index biopsy parameters between groups (Table 1). AA men had a significantly higher rate of grade reclassification (35.3% vs 25.4%, p=0.034). On multivariate analysis, AA race was an independent predictor of grade reclassification (OR 1.82, p=0.042) (Table 2). CONCLUSIONS: Established AS selection criteria and surveillance protocols fail to account for potential racial disparities in oncologic outcomes among patients with CaP. AA men in PURC exhibited a higher rate of grade reclassification on confirmatory biopsy, suggesting that AA men may need alternate AS surveillance criteria potentially including adjunct studies (mpMRI, genomic studies) to accurately risk stratify their CaP. Source of Funding: None © 2022 by American Urological Association Education and Research, Inc.FiguresReferencesRelatedDetails Volume 207Issue Supplement 5May 2022Page: e747 Advertisement Copyright & Permissions© 2022 by American Urological Association Education and Research, Inc.MetricsAuthor Information Rohit Reddy More articles by this author David Strauss More articles by this author Matthew Loecher More articles by this author Kaynaat Syed More articles by this author John Danella More articles by this author Serge Ginzburg More articles by this author Laurence Belkoff More articles by this author Jeffrey Tomaszewski More articles by this author Edouard Trabulsi More articles by this author Eric A. Singer More articles by this author Bruce L. Jacobs More articles by this author Jay Raman More articles by this author Thomas Guzzo More articles by this author Thomas Guzzo More articles by this author Robert Uzzo More articles by this author Adam C. Reese More articles by this author Expand All Advertisement PDF DownloadLoading ...