Autosomal recessive, complete TYK2 deficiency was previously described in a patient (P1) with intracellular bacterial and viral infections and features of hyper-IgE syndrome (HIES), including atopic dermatitis, high serum IgE levels, and staphylococcal abscesses. We identified seven other TYK2-deficient patients from five families and four different ethnic groups. These patients were homozygous for one of five null mutations, different from that seen in P1. They displayed mycobacterial and/or viral infections, but no HIES. All eight TYK2-deficient patients displayed impaired but not abolished cellular responses to (a) IL-12 and IFN-α/β, accounting for mycobacterial and viral infections, respectively; (b) IL-23, with normal proportions of circulating IL-17+ T cells, accounting for their apparent lack of mucocutaneous candidiasis; and (c) IL-10, with no overt clinical consequences, including a lack of inflammatory bowel disease. Cellular responses to IL-21, IL-27, IFN-γ, IL-28/29 (IFN-λ), and leukemia inhibitory factor (LIF) were normal. The leukocytes and fibroblasts of all seven newly identified TYK2-deficient patients, unlike those of P1, responded normally to IL-6, possibly accounting for the lack of HIES in these patients. The expression of exogenous wild-type TYK2 or the silencing of endogenous TYK2 did not rescue IL-6 hyporesponsiveness, suggesting that this phenotype was not a consequence of the TYK2 genotype. The core clinical phenotype of TYK2 deficiency is mycobacterial and/or viral infections, caused by impaired responses to IL-12 and IFN-α/β. Moreover, impaired IL-6 responses and HIES do not appear to be intrinsic features of TYK2 deficiency in humans.

In cancer, clonal evolution is characterized based on single nucleotide variants and copy number alterations. Nonetheless, previous methods failed to combine information from both sources to accurately reconstruct clonal populations in a given tumor sample or in a set of tumor samples coming from the same patient. Moreover, previous methods accepted as input all variants predicted by variant-callers, regardless of differences in dispersion of variant allele frequencies (VAFs) due to uneven depth of coverage and possible presence of strand bias, prohibiting accurate inference of clonal architecture. We present a general framework for assignment of functional mutations to specific cancer clones, which is based on distinction between passenger variants with expected low dispersion of VAF versus putative functional variants, which may not be used for the reconstruction of cancer clonal architecture but can be assigned to inferred clones at the final stage. The key element of our framework is QuantumClone, a method to cluster variants into clones, which we have thoroughly tested on simulated data. QuantumClone takes into account VAFs and genotypes of corresponding regions together with information about normal cell contamination. We applied our framework to whole genome sequencing data for 19 neuroblastoma trios each including constitutional, diagnosis and relapse samples. We discovered specific pathways recurrently altered by deleterious mutations in different clonal populations. Some such pathways were previously reported (e.g., MAPK and neuritogenesis) while some were novel (e.g., epithelial–mesenchymal transition, cell survival and DNA repair). Most pathways and their modules had more mutations at relapse compared to diagnosis.

Biological pathways or modules represent sets of interactions or functional relationships occurring at the molecular level in living cells. A large body of knowledge on pathways is organized in public databases such as the KEGG, Reactome, or in more specialized repositories, such as the Atlas of Cancer Signaling Network (ACSN). All these open biological databases facilitate analyses, improving our understanding of cellular systems. We hereby describe the R package ACSNMineR for calculation of enrichment or depletion of lists of genes of interest in biological pathways. ACSNMineR integrates ACSN molecular pathways, but can use any molecular pathway encoded as a GMT file, for instance sets of genes available in the Molecular Signatures Database (MSigDB). We also present the R package RNaviCell, that can be used in conjunction with ACSNMineR to visualize different data types on web-based, interactive ACSN maps. We illustrate the functionalities of the two packages with biological data taken from large-scale cancer datasets.