Lung squamous cell carcinoma (LSCC) remains a leading cause of cancer death with few therapeutic options. We characterized the proteogenomic landscape of LSCC, providing a deeper exposition of LSCC biology with potential therapeutic implications. We identify NSD3 as an alternative driver in FGFR1-amplified tumors and low-p63 tumors overexpressing the therapeutic target survivin. SOX2 is considered undruggable, but our analyses provide rationale for exploring chromatin modifiers such as LSD1 and EZH2 to target SOX2-overexpressing tumors. Our data support complex regulation of metabolic pathways by crosstalk between post-translational modifications including ubiquitylation. Numerous immune-related proteogenomic observations suggest directions for further investigation. Proteogenomic dissection of CDKN2A mutations argue for more nuanced assessment of RB1 protein expression and phosphorylation before declaring CDK4/6 inhibition unsuccessful. Finally, triangulation between LSCC, LUAD, and HNSCC identified both unique and common therapeutic vulnerabilities. These observations and proteogenomics data resources may guide research into the biology and treatment of LSCC.

Purpose: Lung cancer is the leading cause of cancer deaths worldwide, with substantially better prognosis in early stage as opposed to late stage disease. Identifying genetic factors for lung squamous carcinoma (SqCC) risk will enable their use in risk stratification, and personalized intensive surveillance, early detection, and prevention strategies for high-risk individuals. Study Design and Participants: We analyzed whole-exome sequencing datasets of 318 cases and 814 controls (discovery cohort) and then validated our findings in an independent cohort of 444 patients and 3,479 controls (validation cohort), all of European descent, totaling a combined cohort of 765 cases and 4,344 controls. We focused on rare pathogenic variants found in the ClinVar database and used penalized logistic regression to identify genes in which such variants are enriched in cases. All statistical tests were two-sided. Results: We observed an overall enrichment of rare, deleterious germline variants in Fanconi Anemia genes in cases with SqCC (joint analysis OR=3.08, p=1.4e-09, 95% confidence interval [CI]=2.2-4.3). Consistent with previous studies, BRCA2 in particular exhibited an increased overall burden of rare, deleterious variants (joint OR=3.2, p=8.7e-08, 95% CI=2.1-4.7). More importantly, rare deleterious germline variants were enriched in Fanconi Anemia genes even without the BRCA2 rs11571833 variant that is strongly enriched in lung SqCC cases (joint OR=2.76, p=7.0e-04, 95% CI=1.6-4.7). Conclusions: These findings can be used towards the development of a genetic diagnostic test in the clinic to identify SqCC high-risk individuals, who can benefit from personalized programs, improving prognosis.

Humans can vary considerably in their healthy immune phenotypes and in their immune responses to various stimuli. We have developed an interactive web-based tool, ImmuneRegulation, to enable discovery of human regulatory elements that drive some of the phenotypic differences observed in gene expression profiles. ImmuneRegulation currently provides the largest centrally integrated resource available in the literature on transcriptome regulation in whole blood and blood cell types, including genotype data from 23,040 individuals, with associated gene expression data from 30,562 experiments, that provide genetic variant-gene expression associations on ~200 million eQTLs. In addition, it includes 14 million transcription factor (TF) binding region hits extracted from 1945 TF ChIP-seq peaks and the latest GWAS catalog of 67,230 published SNP-trait associations. Users can interactively explore ImmuneRegulation to visualize and discover associations between their gene(s) of interest and their regulators (genetic variants or transcription factors) across multiple cohorts and studies. These regulators can explain cohort or cell type dependent gene expression variations and may be critical in selecting the ideal cohorts or cell types for follow-up studies. Overall, ImmuneRegulation aims to contribute to our understanding of the effects of eQTLs and TFs on heterogeneous transcriptional responses reported in studies on the blood; in the development of molecular signatures of immune response; and facilitate their future application in patient management. ImmuneRegulation is freely available at http://icahn.mssm.edu/immuneregulation.

Abstract Background Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) is the presence of somatic mutations in myeloid and lymphoid malignancy genes in the blood cells of individuals without a hematologic malignancy. Inflammation is hypothesized to be a key mediator in the progression of CHIP to hematologic malignancy and patients with CHIP have a high prevalence of inflammatory diseases. This study aimed to identify the prevalence and characteristics of CHIP in patients with inflammatory bowel disease (IBD). Methods We analyzed whole-exome sequencing data from 587 Crohn’s disease (CD), 441 ulcerative colitis (UC), and 293 non-IBD controls to assess CHIP prevalence and used logistic regression to study associations with clinical outcomes. Results Older UC patients (age > 45) harbored increased myeloid-CHIP mutations compared to younger patients (age ≤ 45) (P = .01). Lymphoid-CHIP was more prevalent in older IBD patients (P = .007). Young CD patients were found to have myeloid-CHIP with high-risk features. Inflammatory bowel disease patients with CHIP exhibited unique mutational profiles compared to controls. Steroid use was associated with increased CHIP (P = .05), while anti-TNF therapy was associated with decreased myeloid-CHIP (P = .03). Pathway enrichment analyses indicated an overlap between CHIP genes, IBD phenotypes, and inflammatory pathways. Conclusions Our findings underscore a connection between IBD and CHIP pathophysiology. Patients with IBD and CHIP had unique risk profiles, especially among older UC patients and younger CD patients. These findings suggest distinct evolutionary pathways for CHIP in IBD and necessitate awareness among IBD providers and hematologists to identify patients potentially at risk for CHIP-related complications including malignancy, cardiovascular disease, and acceleration of their inflammatory disease.