Immunotargeting of tumor-specific antigens is a powerful therapeutic strategy. Immunotherapies directed at MHC-I complexes have expanded the scope of antigens and enabled the direct targeting of intracellular oncoproteins at the cell surface. We asked whether covalent drugs that alkylate mutated residues on oncoproteins could act as haptens to generate unique MHC-I-restricted neoantigens. Here, we report that KRAS G12C mutant cells treated with the covalent inhibitor ARS1620 present ARS1620-modified peptides in MHC-I complexes. Using ARS1620-specific antibodies identified by phage display, we show that these haptenated MHC-I complexes can serve as tumor-specific neoantigens and that a bispecific T cell engager construct based on a hapten-specific antibody elicits a cytotoxic T cell response against KRAS G12C cells, including those resistant to direct KRAS G12C inhibition. With multiple K-RAS G12C inhibitors in clinical use or undergoing clinical trials, our results present a strategy to enhance their efficacy and overcome the rapidly arising tumor resistance.

Abstract The αvβ8 integrin is a key activator of transforming growth factor β (TGF β), which has been shown to inhibit anti-tumor immunity. Previous work has suggested that αvβ8 on tumor cells could modulate tumor growth and responses to immune checkpoint blockade. We now show that a potent blocking monoclonal antibody against αvβ8 (ADWA-11) causes growth suppression or complete regression in syngeneic models of squamous cell carcinoma (CCK168), mammary cancer (EMT-6), colon cancer (CT26), and prostate cancer (TRAMPC2), especially when it is combined with other immunomodulators (anti-PD-1, anti-CTLA-4 or 4-1BB) or radiotherapy. αvβ8 is expressed on tumor cells in some of these models, but tumor cell expression of αvβ8 is not essential for the beneficial effects of ADWA-11 therapy. αvβ8 is consistently expressed at highest levels on CD4+CD25+ T cells within tumors, and specific deletion of Itgb8 from T cells is as effective as ADWA-11 in suppressing tumor growth. Treatment with ADWA-11 increases expression of a suite of genes in tumor infiltrating CD8+ T cells that are normally inhibited by TGFβ and are involved in tumor cell killing, including Granzyme B and Interferon-γ. These findings solidify αvβ8 integrin as a promising target for cancer immunotherapy, even for tumors that do not express this integrin.

Abstract A central challenge for any therapeutic is targeting diseased over normal cells. Proteolysis is frequently upregulated in disease and can generate proteoforms with unique neo-epitopes. We hypothesize that targeting proteolytic neo-epitopes can enable more effective and safer treatments, reflecting a conditional layer of disease-specific regulation. Here, we characterized the precise proteolytic isoforms of CUB domain containing protein 1 (CDCP1), a protein overexpressed and specifically cleaved in RAS-driven cancers. We validated that the N-terminal and C-terminal fragments of CDCP1 remain associated after proteolysis in vitro and on the surface of pancreatic cancer cells. Using a differential phage display strategy, we generated exquisitely selective recombinant antibodies that target cells harboring cleaved CDCP1 and not the full-length form using antibody-drug conjugates or a bi-specific T-cell engagers. We show tumor-specific localization and anti-tumor activity in a syngeneic pancreatic tumor model having superior safety profiles compared to a pan-CDCP1-targeting antibody. Our studies show proteolytic neo-epitopes can provide an orthogonal “AND” gate for disease-specific targeting. One-Sentence Summary Antibody-based targeting of neo-epitopes generated by disease-associated proteolysis improves the therapeutic index

Abstract KRAS mutations cause a quarter of cancer mortality and most are undruggable. Several inhibitors of the MAPK pathway are FDA approved but poorly tolerated at dosages required to adequately extinguish RAS/RAF/MAPK signaling. We found that oncogenic KRAS signaling induces ferrous iron (Fe 2+ ) accumulation early in and throughout KRAS-mediated transformation. We used an FDA-approved MEK inhibitor to produce a prototypical Ferrous Iron–Activatable Drug Conjugate (FeADC) which achieved potent MAPK blockade in tumor cells while sparing normal tissues. This innovation allowed sustainable, effective treatment of tumor bearing animals, with tumor-selective drug activation producing superior systemic tolerability. Ferrous iron accumulation is an exploitable feature of KRAS transformation and FeADCs hold promise for improving treatment of KRAS-driven solid tumors.

Abstract CD38 is a surface ectoenzyme expressed at high levels on myeloma plasma cells and is the target for the monoclonal antibodies (mAbs) daratumumab and isatuximab. CD38 density on tumor cells is an important determinant of mAb efficacy, and CD38 loss after mAb treatment may play a role in resistance. Several small molecules have been found to increase tumor surface CD38, with the goal of boosting mAb efficacy in a co-treatment strategy. Here we sought to extend our currently limited insight into CD38 surface expression by using a multi-omics approach. Genome-wide CRISPR-interference screens integrated with patient-centered epigenetic analysis confirmed known regulators of CD38 , such as RARA, while revealing XBP1 and SPI1 as other key transcription factors governing surface CD38 levels. CD38 knockdown followed by cell surface proteomics demonstrated no significant remodeling of the myeloma “surfaceome” after genetically-induced loss of this antigen. Integrated transcriptome and surface proteome data confirmed high specificity of all-trans retinoic acid in upregulating CD38 in contrast to broader effects of azacytidine and panobinostat. Finally, unbiased phosphoproteomics identified inhibition of MAP kinase pathway signaling in tumor cells after daratumumab treatment. Our work provides a resource to design strategies to enhance efficacy of CD38-targeting immunotherapies in myeloma.

Chemical modification of antibodies is one of the most important bioconjugations utilized by biologists and biotechnology. To date, the field has been dominated by random modification of lysines or more site-specific labeling of cysteines, each with attendant challenges. Recently we have developed oxaziridine chemistry for highly selective and efficient sulfimide modification of methionine called redox-activated chemical tagging (ReACT). Here, we systematically scanned methionines throughout one of the most popular antibody scaffolds, trastuzumab, for antibody engineering and drug conjugation. We tested the expression, reactivities, and stabilities of 123 single engineered methionines distributed over the surface of the antibody when reacted with oxaziridine. We found uniformly high expression for these mutants and generally good reaction efficiencies with the panel of oxaziridines. Remarkably, the stability to hydrolysis of the sulfimide varied more than ten-fold depending on temperature and the site of the engineered methionine. Interestingly, the most stable and reactive sites were those that were partially buried, likely because of their reduced access to water. There was also a ten-fold variation in stability depending on the nature of the oxaziridine, which we determined was inversely correlated with the electrophilic nature of the sulfimide. Importantly, the stabilities of the best analogs and antibody drug conjugate potencies were comparable to those reported for cysteine-maleimide modifications of trastuzumab. We also found our antibody drug conjugates to be potent in a breast cancer mouse xenograft model. These studies provide a roadmap for broad application of ReACT for efficient, stable, and site-specific antibody and protein bioconjugation.

Proteasome inhibitor (PI) resistance remains a central challenge in multiple myeloma. To identify pathways mediating resistance, we first map proteasome-associated genetic co- dependencies. We identify cytosolic heat shock protein 70 (HSP70) chaperones as potential targets, consistent with proposed mechanisms of myeloma tumor cells overcoming PI-induced stress. These results lead us to explore allosteric HSP70 inhibitors (JG compounds) as myeloma therapeutics. We show these compounds exhibit increased efficacy against acquired and intrinsic PI-resistant myeloma models, unlike HSP90 inhibition. Surprisingly, shotgun and pulsed-SILAC proteomics reveal that JGs overcome PI resistance not via the expected mechanism of inhibiting cytosolic HSP70s, but instead through mitochondrial-localized HSP70, HSPA9, destabilizing the 55S mitoribosome. Analysis of myeloma patient data further supports strong effects of global proteostasis capacity, and particularly HSPA9 expression, on PI response. Our results characterize dynamics of myeloma proteostasis networks under therapeutic pressure while motivating further investigation of HSPA9 as a specific vulnerability in PI-resistant disease.### Competing Interest StatementJ.E.G. and H.S. have filed a patent related to the structures of the JG compounds. A.P.W is an equity holder and scientific advisory board member of Indapta Therapeutics and Protocol Intelligence. The other authors declare no relevant conflicts of interest.

Multiple myeloma (MM) cell lines are routinely used to model the disease. However, a long-standing question is how well these cell lines truly represent tumor cells in patients. Here, we employ a recently-described method of transcriptional correlation profiling to compare similarity of 66 MM cell lines to 779 newly-diagnosed MM patient tumors. We found that individual MM lines differ significantly with respect to patient tumor representation, with median R ranging from 0.35-0.54. ANBL-6 was the top-ranking line, markedly exceeding all others (p < 2.2e-16). Notably, some widely-used cell lines (RPMI-8226, U-266) scored poorly in our patient similarity ranking (48 and 52 of 66, respectively). Lines cultured with interleukin-6 showed significantly improved correlations with patient tumor (p = 9.5e-4). When common MM genomic features were matched between cell lines and patients, only t(4;14) and t(14;16) led to increased transcriptional correlation. To demonstrate utility of our top-ranked line for preclinical studies, we showed that intravenously-implanted ANBL-6 proliferates in hematopoietic organs in immunocompromised mice. Overall, our large-scale quantitative correlation analysis, utilizing emerging datasets, provides a resource informing the MM community of cell lines that may be most reliable for modeling patient disease while also elucidating biological differences between cell lines and tumors.

ABSTRACT BRAF V600E mutation confers a poor prognosis in metastatic colorectal cancer (CRC) despite combinatorial targeted therapies based on the latest understanding of signaling circuitry. To identify parallel resistance mechanisms induced by BRAF/MEK/EGFR co-targeting, we used a high throughput kinase activity mapping platform. We found that SRC kinases are systematically activated in BRAF V600E CRC following targeted inhibition of BRAF ± EGFR, and that coordinated targeting of SRC with BRAF ± EGFR increases efficacy in vitro and in vivo . SRC drives resistance to BRAF ± anti-EGFR therapy independently of ERK signaling by inducing transcriptional reprogramming via beta-catenin (CTNNB1). The EGFR-independent compensatory activation of SRC kinases is mediated by an autocrine prostaglandin E 2 -loop that can be blocked with cyclooxygenase-2 (COX2) inhibitors. Co-targeting of COX2 with BRAF+EGFR promotes durable suppression of tumor growth in patient-derived tumor xenograft (PDX) models. COX2 inhibition represents a novel drug-repurposing strategy to overcome therapeutic resistance in BRAF V600E CRC.

Renewing tissues have the remarkable ability to continually produce both proliferative progenitor and specialized differentiated cell-types. How are complex milieus of microenvironmental signals interpreted to coordinate tissue cell-type composition? Here, we develop a high-throughput approach that combines organoid technology and quantitative imaging to address this question in the context of the intestinal epithelium. Using this approach, we comprehensively survey enteroid responses to individual and paired perturbations to eight epithelial signaling pathways. We uncover culture conditions that enrich for specific cell-types, including Lgr5+ stem and enteroendocrine cells. We analyze interactions between perturbations and dissect mechanisms underlying an unexpected mutual antagonism between EGFR and IL-4 signals. Finally, we show that, across diverse perturbations, modulating proliferation of transit-amplifying cells also consistently changes the composition of differentiated secretory and absorptive cell-types. This property is conserved in vivo and can arise from differential amplification of secretory and absorptive progenitor cells. Taken together, the observations highlight an underappreciated role for transit-amplifying cells in which proliferation of these short-lived progenitors provides a lineage-based mechanism for tuning differentiated cell-type composition.