Summary

 Immune evasion is a hallmark of cancer. Losing the ability to present neoantigens through human leukocyte antigen (HLA) loss may facilitate immune evasion. However, the polymorphic nature of the locus has precluded accurate HLA copy-number analysis. Here, we present loss of heterozygosity in human leukocyte antigen (LOHHLA), a computational tool to determine HLA allele-specific copy number from sequencing data. Using LOHHLA, we find that HLA LOH occurs in 40% of non-small-cell lung cancers (NSCLCs) and is associated with a high subclonal neoantigen burden, APOBEC-mediated mutagenesis, upregulation of cytolytic activity, and PD-L1 positivity. The focal nature of HLA LOH alterations, their subclonal frequencies, enrichment in metastatic sites, and occurrence as parallel events suggests that HLA LOH is an immune escape mechanism that is subject to strong microenvironmental selection pressures later in tumor evolution. Characterizing HLA LOH with LOHHLA refines neoantigen prediction and may have implications for our understanding of resistance mechanisms and immunotherapeutic approaches targeting neoantigens. 

Video Abstract

Gonçalo Abecasis and colleagues report a large-scale meta-analysis of genome-wide association studies for age-related macular degeneration (AMD), including over 17,100 advanced cases and 60,000 controls. They identify seven loci newly associated with AMD and report pathway analysis that shows enrichment in the complement system and atherosclerosis signaling. Age-related macular degeneration (AMD) is a common cause of blindness in older individuals. To accelerate the understanding of AMD biology and help design new therapies, we executed a collaborative genome-wide association study, including >17,100 advanced AMD cases and >60,000 controls of European and Asian ancestry. We identified 19 loci associated at P < 5 × 10−8. These loci show enrichment for genes involved in the regulation of complement activity, lipid metabolism, extracellular matrix remodeling and angiogenesis. Our results include seven loci with associations reaching P < 5 × 10−8 for the first time, near the genes COL8A1-FILIP1L, IER3-DDR1, SLC16A8, TGFBR1, RAD51B, ADAMTS9 and B3GALTL. A genetic risk score combining SNP genotypes from all loci showed similar ability to distinguish cases and controls in all samples examined. Our findings provide new directions for biological, genetic and therapeutic studies of AMD.

The immune microenvironment influences tumour evolution and can be both prognostic and predict response to immunotherapy1,2. However, measurements of tumour infiltrating lymphocytes (TILs) are limited by a shortage of appropriate data. Whole-exome sequencing (WES) of DNA is frequently performed to calculate tumour mutational burden and identify actionable mutations. Here we develop T cell exome TREC tool (T cell ExTRECT), a method for estimation of T cell fraction from WES samples using a signal from T cell receptor excision circle (TREC) loss during V(D)J recombination of the T cell receptor-α gene (TCRA (also known as TRA)). TCRA T cell fraction correlates with orthogonal TIL estimates and is agnostic to sample type. Blood TCRA T cell fraction is higher in females than in males and correlates with both tumour immune infiltrate and presence of bacterial sequencing reads. Tumour TCRA T cell fraction is prognostic in lung adenocarcinoma. Using a meta-analysis of tumours treated with immunotherapy, we show that tumour TCRA T cell fraction predicts immunotherapy response, providing value beyond measuring tumour mutational burden. Applying T cell ExTRECT to a multi-sample pan-cancer cohort reveals a high diversity of the degree of immune infiltration within tumours. Subclonal loss of 12q24.31–32, encompassing SPPL3, is associated with reduced TCRA T cell fraction. T cell ExTRECT provides a cost-effective technique to characterize immune infiltrate alongside somatic changes. A robust, cost-effective technique based on whole-exome sequencing data can be used to characterize immune infiltrates, relate the extent of these infiltrates to somatic changes in tumours, and enables prediction of tumour responses to immune checkpoint inhibition therapy.

Abstract Retinal pigment epithelial (RPE) cells that underlie the neurosensory retina are essential for the maintenance of photoreceptor cells and hence vision. Interactions between the RPE and their basement membrane, i.e . the inner layer of Bruch’s membrane, are essential for RPE cell health and function, but the signals induced by Bruch’s membrane engagement, and their contributions to RPE cell fate determination remain poorly defined. Here, we studied the functional role of the soluble complement regulator and component of Bruch’s membrane, Factor H-like protein 1 (FHL-1). Human primary RPE cells adhered to FHL-1 in a manner that was eliminated by either mutagenesis of the integrin-binding RGD motif in FHL-1 or by using competing antibodies directed against the α5 and β1 integrin subunits. The results obtained from primary RPE cells were replicated using the hTERT-RPE cell line. RNAseq expression analysis of hTERT-RPE cells bound to FHL-1 showed an increased expression of the heat-shock protein genes HSPA6, CRYAB, HSPA1A and HSPA1B when compared to cells bound to fibronectin (FN) or laminin (LA). Pathway analysis implicated changes in EIF2 signalling, the unfolded protein response, and mineralocorticoid receptor signalling as putative pathways. Subsequent cell survival assays using H 2 O 2 to induce oxidative stress-induced cell death showed hTERT-RPE cells had significantly greater protection when bound to FHL-1 or LA compared to plastic or FN. These data show a non-canonical role of FHL-1 in protecting RPE cells against oxidative stress and identifies a novel interaction that has implications for ocular diseases such as age-related macular degeneration.

Abstract Opticin is a class III member of the extracellular matrix small leucine-rich repeat protein/proteoglycan (SLRP) family found in vitreous humour and cartilage. It was first identified associated with the surface of vitreous collagen fibrils and several other SLRPs are also known to bind collagen fibrils and it some cases alter fibril morphology. The purpose of this study was to investigate the binding of opticin to the collagen II-containing fibrils found in vitreous and cartilage. Electron microscopic studies using gold labelling demonstrated that opticin binds vitreous and thin cartilage collagen fibrils specifically at a single site in the gap region of the collagen D-period corresponding to the e2 stain band; this is the first demonstration of the binding site of a class III SLRP on collagen fibrils. Opticin did not bind thick cartilage collagen fibrils from cartilage or tactoids formed in vitro from collagen II, but shows high specificity for thin, heterotypic collagen fibrils containing collagens II, and XI or V/XI. Vitreous collagen fibrils from opticin null and wild-type mice were compared and no difference in fibril morphology or diameter was observed. Similarly, in vitro fibrillogenesis experiments showed that opticin did not affect fibril formation. We propose that when opticin is bound to collagen fibrils, rather than influencing their morphology it instead hinders the binding of other molecules to the fibril surfaces and/or act as an intermediary bridge linking the collagen fibrils to other non-collagenous molecules.

Abstract Changes in chromatin compaction are crucial during genomic responses. Thus, methods that enable such measurements are instrumental for investigating genome function. Here, we address this challenge by developing, validating, and streamlining histone-based fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) that robustly detects chromatin compaction states in fixed and live cells; in 2D and 3D. We present quality-controlled and detailed method that is simpler and faster than previous approches, and uses FLIMfit open-source software. We demonstrate the versatility of our method through its combination with immunofluorescence and its implementation in immortalised cells and primary neurons. Owing to these developments, we applied this method to elucidate the function of the DNA damage response kinase, ATM, in regulating chromatin organisation after genotoxic-stress. We unravelled a role for ATM in regulating chromatin compaction independently of DNA damage. Collectively, we present an adaptable chromatin FLIM method for examining chromatin structure in cells, and establish its broader utility.

Abstract The primate retina has evolved regional specialisations for specific visual functions. The macula is specialised towards high acuity vision and is an area that contains an increased density of cone photoreceptors and signal processing neurons. Different regions in the retina display unique susceptibility to pathology, with many retinal diseases primarily affecting the macula. To better understand the properties of different retinal areas we conducted an untargeted metabolomics analysis on full thickness punches from three different regions (macula, temporal peri-macula and periphery) of primate retina. Half of all metabolites identified showed differential abundance in at least one comparison between the three regions. The unique metabolic phenotype of different retinal regions is likely due to the differential distribution of different cell types in these regions reflecting the specific metabolic requirements of each cell type. Furthermore, mapping metabolomics results from macula-specific eye diseases onto the region-specific distributions of healthy primate retina revealed differential abundance defining systemic metabolic dysregulations that were region specific, highlighting how our results may help to better understand the pathobiology of retinal diseases with region specificity.

ABSTRACT Opsin 3 (Opn3) is a light-sensitive protein present throughout the mammalian brain, although its functions in this organ are currently unknown. Since Opn3 encoded mRNA increases in the supraoptic nucleus (SON) of the hypothalamus in response to hyperosmotic stimuli, we have explored the role of Opn3 in this nucleus. By in situ hybridization, we have demonstrated that Opn3 is expressed in neurones expressing both arginine vasopressin and oxytocin in the rat SON, suggesting that OPN3 functions in both neuronal types. Gene profiling analysis by RNA-seq suggested that neuropeptide production is impaired when knocking down Opn3 in the rat SON, as confirmed by quantitative PCR and immunolabelling. Knocking down Opn3 in the rat SON altered physiological parameters including water intake, body temperature and motor activity. Altogether the data indicates that Opn3 in the SON is involved in the regulation of a number of neuropeptides and other proteins that participate in water homeostasis, body temperature and motor activity.

Single-station N2 (ssN2) versus multi-station N2 has been used as a selection criterion for treatment recommendations between surgical versus non-surgical multimodality treatment in stage III-N2 NSCLC. We hypothesized that clinical staging would be susceptible to upstaging on pathologic staging and, therefore, challenge this practice.