ABSTRACT How cell-extrinsic niche-related and cell-intrinsic cues drive lineage specification of hematopoietic multipotent progenitors (MPPs) in the bone marrow (BM) is partly understood. We show that CXCR4 signaling strength regulates localization and fate of MPPs. In mice phenocopying the BM myeloid skewing of patients with WHIM Syndrome (WS), a rare immunodeficiency caused by gain-of-function CXCR4 mutations, enhanced mTOR signaling and overactive Oxphos metabolism were associated with myeloid rewiring of lymphoid-primed MPPs (or MPP4). Fate decision of MPP4 was also affected by molecular changes established at the MPP1 level. Mutant MPP4 displayed altered BM localization relative to peri-arteriolar structures, suggesting that extrinsic cues contribute to their myeloid skewing. Chronic treatment with CXCR4 antagonist AMD3100 or mTOR inhibitor Rapamycin rescued lymphoid capacities of mutant MPP4, demonstrating a pivotal role for the CXCR4-mTOR axis in regulating MPP4 fate. Our study thus provides mechanistic insights into how CXCR4 signaling regulates the lymphoid potential of MPPs.

In the recent years, massively parallel sequencing approaches identified hundreds of mutated genes in cancer( [1][1] ) providing an unprecedented amount of information about mechanisms of cancer cell maintenance and progression. However, while (it is widely accepted that) transformation processes result from oncogenic cooperation between deregulated genes and pathways, the functional characterization of candidate key players is mostly performed at the single gene level which is generally inadequate to identify these oncogene circuitries. In addition, studies aimed at depicting oncogenic cooperation involve the generation of challenging mouse models or the deployment of tedious screening pipelines. Genome wide mapping of epigenomic modifications on histone tails or binding of factors such as MED1 and BRD4 allowed identification of clusters of regulatory elements, also termed Super-Enhancers (SE)( [2][2] ). Functional annotation of these regions revealed their high relevance during normal tissue development and cancer ontogeny( [3][3] ). An interesting paradigm of the tumorigenic function of these SE regions comes from ETO2-GLIS2 -driven acute megakaryoblastic leukemia (AMKL) in which the fusion protein ETO2-GLIS2 is sufficient to promote an aberrant transcriptional network by the rewiring of SE regions( [4][4] ). We thus hypothesized that important regulatory regions could control simultaneously expression of genes cooperating in functional modules to promote cancer development. In an effort to identify such modules, we deployed a genome-wide CRISPRi-based screening approach and nominated SE regions that are functionally linked to leukemia maintenance. In particular, we pinpointed a novel SE region regulating the expression of both tyrosine kinases KIT and PDGFRA. Whereas the inhibition of each kinase alone affected modestly cancer cell growth, combined inhibition of both receptors synergizes to impair leukemia cell growth and survival. Our results demonstrate that genome-wide screening of regulatory DNA elements can identify co-regulated genes collaborating to promote cancer and could open new avenues to the concept of combined gene inhibition upon single hit targeting. [1]: #ref-1 [2]: #ref-2 [3]: #ref-3 [4]: #ref-4

Abstract Recent advancements in shRNA and Cas protein technologies have enabled functional screening methods targeting genes or non-coding regions using single or pooled shRNA and sgRNA. CRISPR-based systems have also been developed for modulating DNA accessibility, resulting in CRISPR-mediated interference (CRISPRi) or activation (CRISPRa) of targeted genes or genomic DNA elements. However, there is still a lack of software tools for integrating diverse array of functional genomics screening outputs that could offer a cohesive framework for comprehensive data integration. Here, we developed PitViper, a flexible and interactive open-source software designed to fill this gap, providing reliable results for the type of elements being screened. It is an end-to-end automated and reproducible bioinformatics pipeline integrating gold-standard methods for functional screening analysis. Our sensitivity analyses demonstrate that PitViper is a useful tool for identifying potential super-enhancer liabilities in a leukemia cell line through genome-wide CRISPRi-based screening. It offers a robust, flexible, and interactive solution for integrating data analysis and reanalysis from functional screening methods, making it a valuable resource for researchers in the field.