Abstract Purpose: Gene expression–based molecular subtypes of high-grade serous tubo-ovarian cancer (HGSOC), demonstrated across multiple studies, may provide improved stratification for molecularly targeted trials. However, evaluation of clinical utility has been hindered by nonstandardized methods, which are not applicable in a clinical setting. We sought to generate a clinical grade minimal gene set assay for classification of individual tumor specimens into HGSOC subtypes and confirm previously reported subtype-associated features. Experimental Design: Adopting two independent approaches, we derived and internally validated algorithms for subtype prediction using published gene expression data from 1,650 tumors. We applied resulting models to NanoString data on 3,829 HGSOCs from the Ovarian Tumor Tissue Analysis consortium. We further developed, confirmed, and validated a reduced, minimal gene set predictor, with methods suitable for a single-patient setting. Results: Gene expression data were used to derive the predictor of high-grade serous ovarian carcinoma molecular subtype (PrOTYPE) assay. We established a de facto standard as a consensus of two parallel approaches. PrOTYPE subtypes are significantly associated with age, stage, residual disease, tumor-infiltrating lymphocytes, and outcome. The locked-down clinical grade PrOTYPE test includes a model with 55 genes that predicted gene expression subtype with >95% accuracy that was maintained in all analytic and biological validations. Conclusions: We validated the PrOTYPE assay following the Institute of Medicine guidelines for the development of omics-based tests. This fully defined and locked-down clinical grade assay will enable trial design with molecular subtype stratification and allow for objective assessment of the predictive value of HGSOC molecular subtypes in precision medicine applications. See related commentary by McMullen et al., p. 5271

Abstract Purpose: The purpose of this study was to evaluate RB1 expression and survival across ovarian carcinoma histotypes and how co-occurrence of BRCA1 or BRCA2 (BRCA) alterations and RB1 loss influences survival in tubo-ovarian high-grade serous carcinoma (HGSC). Experimental Design: RB1 protein expression was classified by immunohistochemistry in ovarian carcinomas of 7,436 patients from the Ovarian Tumor Tissue Analysis consortium. We examined RB1 expression and germline BRCA status in a subset of 1,134 HGSC, and related genotype to overall survival (OS), tumor-infiltrating CD8+ lymphocytes, and transcriptomic subtypes. Using CRISPR-Cas9, we deleted RB1 in HGSC cells with and without BRCA1 alterations to model co-loss with treatment response. We performed whole-genome and transcriptome data analyses on 126 patients with primary HGSC to characterize tumors with concurrent BRCA deficiency and RB1 loss. Results: RB1 loss was associated with longer OS in HGSC but with poorer prognosis in endometrioid ovarian carcinoma. Patients with HGSC harboring both RB1 loss and pathogenic germline BRCA variants had superior OS compared with patients with either alteration alone, and their median OS was three times longer than those without pathogenic BRCA variants and retained RB1 expression (9.3 vs. 3.1 years). Enhanced sensitivity to cisplatin and paclitaxel was seen in BRCA1-altered cells with RB1 knockout. Combined RB1 loss and BRCA deficiency correlated with transcriptional markers of enhanced IFN response, cell-cycle deregulation, and reduced epithelial–mesenchymal transition. CD8+ lymphocytes were most prevalent in BRCA-deficient HGSC with co-loss of RB1. Conclusions: Co-occurrence of RB1 loss and BRCA deficiency was associated with exceptionally long survival in patients with HGSC, potentially due to better treatment response and immune stimulation.

Introduction: KRASG12C and KRASG12D inhibitors represent a major translational breakthrough for non-small cell lung cancer (NSCLC) and cancer in general by directly targeting its most mutated oncoprotein. However, resistance to these small molecules has highlighted the need for rational combination partners necessitating a critical understanding of signaling downstream of KRAS mutant isoforms. Methods: We contrasted tumor development between KrasG12C and KrasG12D genetically engineered mouse models (GEMMs). To corroborate findings and determine mutant subtype-specific dependencies, isogenic models of KrasG12C and KrasG12D initiation and adaptation were profiled by RNA sequencing. We also employed cell line models of established KRAS mutant NSCLC and determined therapeutic vulnerabilities through pharmacological inhibition. We analysed differences in survival outcomes for patients affected by advanced KRASG12C or KRASG12D-mutant NSCLC. Results: KRASG12D exhibited higher potency in vivo, manifesting as more rapid lung tumor formation and reduced survival of KRASG12D GEMMs compared to KRASG12C. This increased potency, recapitulated in an isogenic initiation model, was associated with enhanced PI3K-AKT-mTOR signaling. However, KRASG12C oncogenicity and downstream pathway activation were comparable with KRASG12D at later stages of tumorigenesis in vitro and in vivo, consistent with similar clinical outcomes in patients. Despite this, established KRASG12D NSCLC models depended more on the PI3K-AKT-mTOR pathway, while KRASG12C models on the MAPK pathway. Specifically, KRASG12D inhibition was synergistically enhanced by AKT inhibition. Conclusions: Our data highlight a unique combination treatment vulnerability and suggest that patient selection strategies for combination approaches using direct KRAS inhibitors should be i) contextualised to individual RAS mutants, and ii) tailored to their downstream signaling.

Abstract Purpose Cancer susceptibility and mortality are higher in males, and the mutational and transcriptomic landscape of cancer differs by sex. The current assumption is that men are at higher risk of epithelial cancers as they expose more to carcinogens and accumulate more damage than women. We present data showing women are more protected from aggressive cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC) due to strong immune activation. Methods We explored clinical and molecular sexual disparity in immunocompetent and immunosuppressed patients (N= 738, N=160) with carcinoma cSCC, in FVB/N mice exposed to equal doses of DMBA, and in human keratinocytes by whole exome sequencing, bulk and single cell RNA sequencing. Results We show cSCC is more aggressive in men, and immunocompetent women develop mild cSCC, later in life. To test if sex drives disparity, we exposed male and female mice to equal doses of carcinogen, and found males present more aggressive, metastatic cSCC than females. Critically, females activate cancer immune-related expression pathways and CD4 and CD8 T cell infiltration independently of mutations. In contrast, males increase the rate of mitoses and proliferation in response to carcinogen. Human female skin and keratinocytes also activate immune-cancer fighting pathways and immune cells at ultraviolet radiation-damaged sites. Critically, a compromised immune system leads to high-risk, aggressive cSCC specifically in women. Conclusions This work shows the immune response is sex biased in cSCC, and highlights female immunity offers greater protection than male immunity.

Abstract Ultraviolet radiation (UVR) increases the incidence of cutaneous melanoma 1–4 . The ageing, sun-exposed dermis accumulates UVR damage 5 , and older patients develop more melanomas at UVR-exposed sites 4,6,7 . As fibroblasts are functionally heterogeneous and play key roles in the stromal contribution to cancer 8,9 , we asked whether UVR modifies dermal fibroblast function. Here we confirmed the expression of collagen-cleaving matrix metalloprotein-1 ( MMP1 ) by UVR-damaged fibroblasts was persistently upregulated to reduce local levels of collagen 1 ( COL1A1 ), and found dermal COL1A1 degradation by MMP1 decreased melanoma invasion. Conversely, we show inhibiting extracellular matrix degradation and MMP1 expression restored melanoma invasion to UVR damaged dermis. We confirmed in vitro findings in a cohort of primary cutaneous melanomas of aged humans, showing more cancer cells invade as single cells at the invasive front of melanomas expressing and depositing more collagen. We found collagen and single melanoma cell invasion are robust predictors of poor melanoma-specific survival. These data indicate melanomas arising over UVR-damaged, collagen-poor skin of the elderly are less invasive, and this reduced invasion improves survival. Consequently, although UVR increases tumour incidence, it delays primary melanoma invasion by degrading collagen. However, we show melanoma-associated fibroblasts can restore invasion in low-collagen primary tumours by increasing collagen synthesis. Finally, we demonstrate high COL1A1 gene expression is a biomarker of poor outcome across a broad range of primary cancers.

Abstract Melanoma mortality particularly affects older patients, and age is a powerful independent predictor of death. The pathogenic mutations and transcriptomic changes associated with poor survival in aged patients are not known. We analyzed 5 cohorts of metastatic (N=324, N=18, N=66) and primary melanomas (N=103, N=30) to establish the effect of age on prognosis, identify age-specific driver genes and transcriptomic changes linked to survival and immunotherapy response. We identify the pathogenic mutations and transcriptomic changes associated with poor survival by age, and show mutations in BRAF, NRAS, CDKN2A or IDH1 identify metastatic and primary melanoma aged patients with worse outcome. In contrast, activation of immune-regulatory pathways is a hallmark of long-term survival. We tested if mutations in genes linked to poor outcome are associated to immunotherapy responders, exploring combinations of agespecific mutations in metastatic immune checkpoint inhibitor aged responders. Strikingly, aged patients with BRAF, NRAS, CDKN2A or IDH1 mutations and high tumor mutation burden treated with immunotherapy have an improved median survival of 12 months. These data highlight the molecular landscape of melanoma varies by age, and age stratification can refine prognosis and therapy rationales. A set of mutations identifies patients at highest risk of death who are likely immunotherapy responders.