Mechanistic modeling of cancers such as Medullary Thyroid Carcinoma (MTC) to emulate patient-specific phenotypes is challenging. The discovery of potential diagnostic markers and druggable targets in MTC urgently requires clinically relevant animal models. Here we established orthotopic mouse models of MTC driven by aberrantly active Cdk5 using cell-specific promoters. Each of the two models elicits distinct growth differences that recapitulate the less or more aggressive forms of human tumors. The comparative mutational and transcriptomic landscape of tumors revealed significant alterations in mitotic cell cycle processes coupled with the slow-growing tumor phenotype. Conversely, perturbation in metabolic pathways emerged as critical for aggressive tumor growth. Moreover, an overlapping mutational profile was identified between mouse and human tumors. Gene prioritization revealed putative downstream effectors of Cdk5 which may contribute to the slow and aggressive growth in the mouse MTC models. In addition, Cdk5/p25 phosphorylation sites identified as biomarkers for Cdk5-driven neuroendocrine tumors (NETs) were detected in both slow and rapid onset models and were also histologically present in human MTC. Thus, this study directly relates mouse and human MTC models and uncovers vulnerable pathways potentially responsible for differential tumor growth rates. Functional validation of our findings may lead to better prediction of patient-specific personalized combinational therapies.

Abstract Immunotherapies are revolutionizing cancer care, but many patients do not achieve durable responses and immune-related adverse events are difficult to predict. Quantifying the hundreds of proteins involved in cancer immunity has the potential to provide biomarkers to monitor and predict tumor response. We previously developed robust, multiplexed quantitative assays for immunomodulatory proteins using targeted mass spectrometry, providing measurements that can be performed reproducibly and harmonized across laboratories. Here, we expand upon those efforts in presenting data from a multiplexed immuno-oncology (IO)-3 assay panel targeting 43 peptides representing 39 immune- and inflammation-related proteins. A suite of novel monoclonal antibodies was generated as assay reagents, and the fully characterized antibodies are made available as a resource to the community. The publicly available dataset contains complete characterization of the assay performance, as well as the mass spectrometer parameters and reagent information necessary for implementation of the assay. Quantification of the proteins will provide benefit to correlative studies in clinical trials, identification of new biomarkers, and improve understanding of the immune response in cancer.