Aberrant fetal gene expression facilitates tumor-specific cellular plasticity by hijacking molecular programs of embryogenesis. Persistent fetal gene signatures in childhood malignancies are typically explained by their prenatal origins. In contrast, reactivation of fetal gene expression is considered a consequence of oncofetal reprogramming (OFR) in adult malignancies and is associated with aggressive disease. To date, OFR has not been described in the context of childhood malignancies. Here, we performed a comprehensive multi-layered molecular characterization of juvenile myelomonocytic leukemia (JMML) and identified OFR as a hallmark of aggressive JMML. We observed that hematopoietic stem cells (HSCs) aberrantly express mixed developmental programs in JMML. Expression of fetal gene signatures combined with a postnatal epigenetic landscape suggested OFR, which was validated in a JMML mouse model, demonstrating that postnatal activation of RAS signaling is sufficient to induce fetal gene signatures. Integrative analysis identified the fetal HSC maturation marker CD52 as a novel therapeutic target for aggressive JMML. Anti-CD52 treatment depleted human JMML HSCs and disrupted disease propagation in vivo. In summary, this study implicates OFR, defined as postnatal acquisition of fetal transcription signatures, in the pathobiology of a childhood malignancy. We provide evidence for the direct involvement of oncogenic RAS signaling in OFR. Finally, we demonstrate how OFR can be leveraged for the development of novel treatment strategies.

ABSTRACT Targeted analysis of DNA methylation patterns based on bisulfite-treated genomic DNA (BT-DNA) is considered as a gold-standard for epigenetic biomarker development. Existing software tools facilitate primer design, primer quality control or visualization of primer localization. However, high-throughput design of primers for BT-DNA amplification is hampered by limits in throughput and functionality of existing tools, requiring users to repeatedly perform specific tasks manually. Consequently, the design of PCR primers for BT-DNA remains a tedious and time-consuming process. To bridge this gap, we developed AmpliconDesign , a webserver providing a scalable and user-friendly platform for the design and analysis of targeted DNA methylation studies based on BT-DNA, e.g. deep amplicon bisulfite sequencing (ampBS-seq), EpiTYPER MassArray, or pyrosequencing. Core functionality of the web server includes high-throughput primer design and binding site validation based on in silico bisulfite-converted DNA sequences, prediction of fragmentation patterns for EpiTYPER MassArray, an interactive quality control as well as a streamlined analysis workflow for ampBS-seq. Availability and Implementation The AmpliconDesign webserver is freely available online at: https://amplicondesign.dkfz.de/ . AmpliconDesign has been implemented using the R Shiny framework (Chang et al. , 2018). The source code is publicly available under the GNU General Public License v3.0 ( https://github.com/MaxSchoenung/AmpliconDesign ). Contact Daniel B. Lipka ( d.lipka@dkfz.de ) & Maximilian Schönung ( m.schoenung@dkfz.de )