Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is characterized by KRAS- and autophagy-dependent tumorigenic growth, but the role of KRAS in supporting autophagy has not been established. We show that, to our surprise, suppression of KRAS increased autophagic flux, as did pharmacological inhibition of its effector ERK MAPK. Furthermore, we demonstrate that either KRAS suppression or ERK inhibition decreased both glycolytic and mitochondrial functions. We speculated that ERK inhibition might thus enhance PDAC dependence on autophagy, in part by impairing other KRAS- or ERK-driven metabolic processes. Accordingly, we found that the autophagy inhibitor chloroquine and genetic or pharmacologic inhibition of specific autophagy regulators synergistically enhanced the ability of ERK inhibitors to mediate antitumor activity in KRAS-driven PDAC. We conclude that combinations of pharmacologic inhibitors that concurrently block both ERK MAPK and autophagic processes that are upregulated in response to ERK inhibition may be effective treatments for PDAC. Blockade of ERK signaling in KRAS-mutant pancreatic cancer increases the dependence on autophagic flux through different mechanisms and provides a rationale for combinatorial targeting with autophagy inhibitors.

How the

Withdrawal Statement The authors have withdrawn their manuscript because the reported synergy of TOP2A inhibitors plus MLN4924 proved to be untrue (not reproducible). Therefore, the authors do not wish this work to be cited as reference for the project. If you have any questions, please contact the corresponding author ( mberens@tgen.org ).

Abstract Background Neddylation (NAE) inhibition, affecting posttranslational protein function and turnover, is a promising therapeutic approach to cancer. We report cytotoxic vulnerability to NAE inhibitors in a subset of glioblastoma (GBM) preclinical models and identify genetic alterations and biological processes underlying differential response. Methods GBM DNA sequencing and transcriptomic data were queried for genes associated with response to NAE inhibition; candidates were validated by molecular techniques. Multi-omics and functional assays revealed processes implicated in NAE inhibition response. Results Transcriptomics and shotgun proteomics depict PTEN signaling, DNA replication, and DNA repair pathways as significant differentiators between sensitive and resistant models. Vulnerability to MLN4924, a NAE inhibitor, is associated with elevated S-phase populations, DNA re-replication, and DNA damage. In a panel of GBM models, loss of WT PTEN is associated with resistance to different NAE inhibitors. A NAE Inhibition Response Gene set could segregate the GBM cell lines that are most resistant to MLN4924. Conclusions Loss of WT PTEN is associated with non-sensitivity to three different compounds that inhibit NAE in GBM. A NAE Inhibition Response Gene Set largely consisting of DNA replication genes could segregate GBM cell lines most resistant to NAEi and may be the basis for future development of NAE inhibition signatures of vulnerability and clinical trial enrollment within a precision medicine paradigm.

Glioblastoma (GBM) remains refractory to treatment. In addition to its cellular and molecular heterogeneity, epidemiological studies indicate the presence of additional complexity associated with biological sex. GBM is more prevalent and aggressive in male compared to female patients, suggesting the existence of sex-specific growth, invasion, and therapeutic resistance mechanisms. While sex-specific molecular mechanisms have been reported at a tumor cell-intrinsic level, sex-specific differences in the tumor microenvironment have not been investigated. Using transgenic mouse models, we demonstrate that deficiency of junctional adhesion molecule-A (JAM-A) in female mice enhances microglia activation, GBM cell proliferation, and tumor growth. Mechanistically, JAM-A suppresses anti-inflammatory/pro-tumorigenic gene activation via interferon-activated gene 202b (Ifi202b) and found in inflammatory zone (Fizz1) in female microglia. Our findings suggest that cell adhesion mechanisms function to suppress pathogenic microglial activation in the female tumor microenvironment, which highlights an emerging role for sex differences in the GBM microenvironment and suggests that sex differences extend beyond previously reported tumor cell intrinsic differences.Summary Turaga et al. demonstrate that female microglia drive a more aggressive glioblastoma phenotype in the context of JAM-A deficiency. These findings highlight a sex-specific role for JAM-A and represent the first evidence of sexual dimorphism in the glioblastoma microenvironment.

Single-cell (scSeq) and single-nucleus sequencing (snSeq) are powerful tools to investigate cancer genomics at single cell resolution. Multiple studies have recently illuminated intratumoral heterogeneity in glioblastoma, however, the majority focused on molecular complexity of tumor cells, without considering unexplored host cell types that contribute to the microenvironment around tumor. To address the glioblastoma microenvironment composition and potential tumor-host interactions, we performed deep coverage sequencing of freshly resected primary GBM patient tissue without implementing any tumor enrichment strategies. The sequencing resulted in 902 cells and 1186 nuclei, respectively, passing quality control and with low mitochondrial gene percentage. We customized reference transcriptome by listing gene transcript loci as exons to take into account immature RNA, which greatly improved the alignment rate for single-nucleus data. We applied Cell Ranger pipelines (Version 3.0.2) and Seurat package (Version 2.3.1) and discovered 10 clusters in both scSeq and snSeq. Pathway analysis of each cluster signature in scSeq data along with known GBM microenvironment cell signatures revealed glioma tumor population along with surrounding microglia/macrophages, astrocytes, pericytes, oligodendrocytes, T cells and endothelial cells. The analysis of snSeq was able to capture the majority of cell types from patient tissues (tumor and microenvironment cells), but interestingly presented different cell type composition in microenvironment cell types such as microglia/macrophages. Integrating single-cell and single-nucleus transcriptomic data using canonical correlation analysis facilitated a comparison of snSeq and scSeq, contrasting depiction for certain cell types (e.g. NKX6-2 gene in Oligodendrocytes). Differential analysis of pathways between tumor and microenvironment cells unveiled potentially rewired pathways such as double strand break repair pathway. Our results demonstrate the cellular diversity of brain tumor microenvironment and lay a foundation to further investigate the individual tumor and host cell transcriptomes that are influenced not only by their cell identity but also by their interaction with surrounding microenvironment.