Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

Highlights•SCCs show chromosome or methylation alterations affecting multiple related genes•These regulate squamous stemness, differentiation, growth, survival, and inflammation•Copy-quiet SCCs have hypermethylated (FANCF, TET1) or mutated (CASP8, MAPK-RAS) genes•Potential targets include ΔNp63, WEE1, IAPs, PI3K-mTOR/MAPK, and immune responsesSummaryThis integrated, multiplatform PanCancer Atlas study co-mapped and identified distinguishing molecular features of squamous cell carcinomas (SCCs) from five sites associated with smoking and/or human papillomavirus (HPV). SCCs harbor 3q, 5p, and other recurrent chromosomal copy-number alterations (CNAs), DNA mutations, and/or aberrant methylation of genes and microRNAs, which are correlated with the expression of multi-gene programs linked to squamous cell stemness, epithelial-to-mesenchymal differentiation, growth, genomic integrity, oxidative damage, death, and inflammation. Low-CNA SCCs tended to be HPV(+) and display hypermethylation with repression of TET1 demethylase and FANCF, previously linked to predisposition to SCC, or harbor mutations affecting CASP8, RAS-MAPK pathways, chromatin modifiers, and immunoregulatory molecules. We uncovered hypomethylation of the alternative promoter that drives expression of the ΔNp63 oncogene and embedded miR944. Co-expression of immune checkpoint, T-regulatory, and Myeloid suppressor cells signatures may explain reduced efficacy of immune therapy. These findings support possibilities for molecular classification and therapeutic approaches.Graphical abstract

Significance Biocompatible microfluidic double water-in-oil-in-water emulsion (MDE) enables in-droplet cultivation of different living species. The combination of droplet-generating machinery with FACS followed by next-generation sequencing and liquid chromatography-mass spectrometry analysis of the secretomes of encapsulated organisms yielded detailed genotype/phenotype descriptions. The MDE–FACS platform we developed enabled highly sensitive single-cell selection of predesigned activity and exploration of pairwise interactions between target and effector cells without interference from other microbiota species.

Chronic myeloid leukemia (CML) is an oncological myeloproliferative disorder that accounts for 15 to 20% of all adult leukemia cases. The molecular basis of this disease lies in the formation of a chimeric oncogene BCR–ABL1. The protein product of this gene, p210 BCR–ABL1, exhibits abnormally high constitutive tyrosine kinase activity. Over recent decades, several targeted tyrosine kinase inhibitors (TKIs) directed against BCR–ABL1 have been developed and introduced into clinical practice. These inhibitors suppress BCR–ABL1 activity through various mechanisms. Furthermore, the advent of RNA interference technology has enabled the highly specific inhibition of BCR–ABL1 transcript expression using small interfering RNA (siRNA). This experimental evidence opens avenues for the development of a novel therapeutic strategy for CML, termed siRNA therapy. The review delves into molecular genetic mechanisms underlying the pathogenesis of CML, challenges in CML therapy, potential molecular targets for drug development, and the latest results from the application of siRNAs in in vitro and in vivo CML models.

Abstract Gene silencing through RNA interference (RNAi) is a promising therapeutic approach for a wide range of disorders, including cancer. Non-viral gene therapy, using specific siRNAs against BCR-ABL , can be a supportive or alternative measure to traditional chronic myeloid leukemia (CML) tyrosine kinase inhibitor (TKIs) therapies, given the prevalence of clinical TKI resistance. The main challenge for such approaches remains the development of the effective delivery system for siRNA tailored to the specific disease model. The purpose of this study was to examine and compare the efficiency of endosomolytic cell penetrating peptide (CPP) EB1 and PEG 2000 -decorated cationic liposomes composed of polycationic lipid 1,26-bis(cholest-5-en-3-yloxycarbonylamino)-7,11,16,20-tetraazahexacosane tetrahydrochloride (2X3) and helper lipid 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DOPE) for anti-bcr-abl siRNA delivery into the K562 human CML cell line. We show that both EB1 and 2X3-DOPE-DSPE-PEG 2000 (0.62% mol.) liposomes effectively deliver siRNA into K562 cells by endocytic mechanisms, and the use of liposomes leads to more effective inhibition of expression of the targeted gene ( BCR-ABL ) and cancer cell proliferation. Taken together, these findings suggest that PEG-decorated cationic liposomes mediated siRNA delivery allows an effective antisense suppression of certain oncogenes, and represents a promising new class of therapies for CML.