Abstract Cytosine modifications in DNA such as 5-methylcytosine (5mC) underlie a broad range of developmental processes, maintain cellular lineage specification, and can define or stratify cancer and other diseases. However, the wide variety of approaches available to interrogate these modifications has created a need for harmonized materials, methods, and rigorous benchmarking to improve genome-wide methylome sequencing applications in clinical and basic research. Here, we present a multi-platform assessment and a global resource for epigenetics research from the FDA’s Epigenomics Quality Control (EpiQC) Group. The study design leverages seven human cell lines that are designated as reference materials and publicly available from the National Institute of Standards and Technology (NIST) and Genome in a Bottle (GIAB) consortium. These samples were subject to a variety of genome-wide methylation interrogation approaches across six independent laboratories, with a primary focus was on 5-methylcytosine modifications. Each sample was processed in two or more technical replicates by three whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) protocols (TruSeq DNA methylation, Accel-NGS MethylSeq, and SPLAT), oxidative bisulfite sequencing (TrueMethyl), one enzymatic deamination method (EMseq), targeted methylation sequencing (Illumina Methyl Capture EPIC), and single-molecule long-read nanopore sequencing from Oxford Nanopore Technologies. After rigorous quality assessment and comparison to Illumina EPIC methylation microarrays and testing on a range of algorithms (Bismark, BitmapperBS, BWAMeth, and GemBS), we found overall high concordance between assays (R=0.87-R0.93), differences in efficency of read mapping and CpG capture and coverage, and platform performance. The data provided herein can guide continued used of these reference materials in epigenomics assays, as well as provide best practices for epigenomics research and experimental design in future studies.

SUMMARY Despite often leading to platinum resistance, platinum-based chemotherapy continues to be the standard treatment for many epithelial tumors. In this study we analyze the cytogenetic alterations that arise after cisplatin treatment providing novel insights into the molecular biology and the cellular mechanisms involved in the acquired resistance in these tumor types. Methods In this study, we used 1 million array-CGH and qRT-PCR methodologies to identify and validate cytogenetic alterations that arise after cisplatin treatment in four lung and ovarian paired cisplatin-sensitive/resistant cell lines. We used whole transcriptome sequencing (RNA-seq), functional transfection assays and gene-pathway activity analysis in our experimental cellular models and in fresh frozen primary NSCLC tumors to identify genes with a potential role in the development of this malignancy. Results were further explored in 55 lung and ovarian primary tumors and control samples and in two extensive in silico databases (TCGA and KMplotter) with 1,926 NSCLC and 1,425 additional epithelial tumors. Results Long-term cell exposure to platinum induces the frequent deletion of ITF2 gene. Restoration of ITF2 expression re-sensitizes tumor cells to platinum and recovers the levels of Wnt/β-catenin transcriptional activity. ITF2 expression was also frequently downregulated in NSCLC, ovarian and other epithelial tumors, predicting a worse overall survival. We also identified an inverse correlation in expression between ITF2 and HOXD9 , revealing that NSCLC patients with lower expression of HOXD9 have a better overall survival rate that was independent of the tumor histology. Conclusion We have defined the implication of ITF2 as a molecular mechanism behind the development of cisplatin resistance probably through the activation of the Wnt-signaling pathway. Our translational data suggest that ITF2 could be used as a general epithelial tumor platinum-predictive marker and have identified HOXD9 as a potential prognostic biomarker in NSCLC, a gene which expression is induced by Wnt signaling. Furthermore, this data highlights the possible role of ITF2 and HOXD9 as a novel therapeutic target for platinum resistant tumors.