Laryngotracheal stenosis (LTS) is largely considered a structural entity, defined on anatomic terms (i.e., percent stenosis, distance from vocal folds, overall length). This has significant implications for identifying at-risk populations, devising systems-based preventive strategies, and promoting patient-centered treatment. The present study was undertaken to test the hypothesis that LTS is heterogeneous with regard to etiology, natural history, and clinical outcome.Retrospective cohort study of consecutive adult tracheal stenosis patients from 1998 to 2013.Subjects diagnosed with laryngotracheal stenosis (ICD-9: 478.74, 519.19) between January 1, 1998, and January 1, 2013, were identified. Patient characteristics (age, gender, race, follow-up duration) and comorbidities were extracted. Records were reviewed for etiology of stenosis, treatment approach, and surgical dates. Stenosis morphology was derived from intraoperative measurements. The presence of tracheostomy at last follow-up was recorded.One hundred and fifty patients met inclusion criteria. A total of 54.7% had an iatrogenic etiology, followed by idiopathic (18.5%), autoimmune (18.5%), and traumatic (8%). Tracheostomy dependence differed based on etiology (P < 0.001). Significantly more patients with iatrogenic (66%) and autoimmune (54%) etiologies remained tracheostomy-dependent compared to traumatic (33%) or idiopathic (0%) groups. On multivariate regression analysis, each additional point on Charlson Comorbidity Index was associated with a 67% increased odds of tracheostomy dependence (odds ratio 1.67; 95% confidence interval 1.04-2.69; P = 0.04).Laryngotracheal stenosis is not a homogeneous clinical entity. It has multiple distinct etiologies that demonstrate disparate rates of long-term tracheostomy dependence. Understanding the mechanism of injury and contribution of comorbid illnesses is critical to systems-based preventive strategies and patient-centered treatment.4.

Mortality of patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is primarily driven by tumor cell radioresistance leading to locoregional recurrence (LRR). In this study, we use a classification of TP53 mutation (disruptive vs. nondisruptive) and examine impact on clinical outcomes and radiation sensitivity.Seventy-four patients with HNSCC treated with surgery and postoperative radiation and 38 HNSCC cell lines were assembled; for each, TP53 was sequenced and the in vitro radioresistance measured using clonogenic assays. p53 protein expression was inhibited using short hairpin RNA (shRNA) and overexpressed using a retrovirus. Radiation-induced apoptosis, mitotic cell death, senescence, and reactive oxygen species (ROS) assays were carried out. The effect of the drug metformin on overcoming mutant p53-associated radiation resistance was examined in vitro as well as in vivo, using an orthotopic xenograft model.Mutant TP53 alone was not predictive of LRR; however, disruptive TP53 mutation strongly predicted LRR (P = 0.03). Cell lines with disruptive mutations were significantly more radioresistant (P < 0.05). Expression of disruptive TP53 mutations significantly decreased radiation-induced senescence, as measured by SA-β-gal staining, p21 expression, and release of ROS. The mitochondrial agent metformin potentiated the effects of radiation in the presence of a disruptive TP53 mutation partially via senescence. Examination of our patient cohort showed that LRR was decreased in patients taking metformin.Disruptive TP53 mutations in HNSCC tumors predicts for LRR, because of increased radioresistance via the inhibition of senescence. Metformin can serve as a radiosensitizer for HNSCC with disruptive TP53, presaging the possibility of personalizing HNSCC treatment.

Abstract Radiation and platinum-based chemotherapy form the backbone of therapy in HPV-negative head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). We have correlated focal adhesion kinase (FAK/ PTK2 ) expression with radioresistance and worse outcome in these patients. However, the importance of FAK in driving radioresistance and its effects on chemoresistance in these patients remain unclear. We performed an in vivo shRNA screen using targetable libraries to address these questions and identified FAK as an excellent target for both radio- and chemosensitization. Because TP53 is mutated in over 80% of HPV-negative HNSCC, we hypothesized that mutant TP53 may facilitate FAK-mediated therapy resistance. FAK inhibitor increased sensitivity to radiation, increased DNA damage and repressed homologous recombination and non-homologous end joining repair in mutant, but not wild-type, TP53 HPV-negative HNSCC cell lines. Mutant TP53 cisplatin-resistant cell line had increased FAK phosphorylation compared to wild-type, and FAK inhibition partially reversed cisplatin resistance. To validate these findings, we utilized a HNSCC cohort to show that FAK copy number and gene expression were associated with worse disease-free survival in mutant TP53 , but not wild-type TP53 , HPV-negative HNSCC tumors. Thus, FAK may represent a targetable therapeutic sensitizer linked to a known genomic marker of resistance.

Background: For patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), failure of definitive radiation combined with cisplatin nearly universally results in death. Although hyperactivation of the Nrf2 pathway can drive radiation and cisplatin resistance along with suppressed anti-tumor immunity, treatment-refractory HNSCC tumors may retain sensitivity to targeted agents secondary to synergistic lethality with other oncogenic drivers (e.g., NOTCH1 mutations). Purpose: We evaluated the efficacy of PI3K inhibitors (PI3Ki) in bypassing Nrf2-mediated cisplatin resistance in HNSCC. Methods: We measured transcriptomic, metabolomic and signaling changes driven by PI3Kis in cisplatin-resistant HNSCCs in vitro and tested efficacy in vivo in subcutaneous, orthotopic and metastatic xenograft models using immunodeficient and humanized murine models of HNSCC coupled with spatial transcriptomics. Results: The PI3K pathway is activated in Nrf2-driven cisplatin-resistant HNSCC and is suitable for blockade as demonstrated in an in vivo shRNA screen. The PI3Ki gedatolisib inhibits cisplatin-resistant HNSCC proliferation, induces G2M arrest and potentiates cisplatin effectiveness through activation of autophagy, senescence and disruption of fatty acid metabolism. Gedatolisib suppresses HNSCC tumor growth in orthotopic and metastatic settings and demonstrates profound anti-tumor activity in humanized murine models of HNSCC, coupled with a reduction in hypoxia-rich regions and reduced infiltration by regulatory T lymphocytes. Conclusion: Our findings emphasize the critical role of the PI3K-AKT-mTOR pathway in cisplatin-resistant HNSCC and highlight the therapeutic potential of PI3K inhibitors. Gedatolisib induced metabolic regulation and substantial re-sensitization of resistant cells to cisplatin, positioning it as a promising candidate for combination therapies aimed at overcoming primary chemo-radiation failure in HNSCC.

Motivation: Changes in metabolic imaging biomarkers offer tremendous potential for assessing response and optimizing treatment for patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Goal(s): To assess the translational viability of metabolic MRI with hyperpolarized (HP) pyruvate in patients with HNSCC. Approach: Patients with HNSCC are recruited into a prospective imaging study and scanned with HP [1-13C]-pyruvate in a test-retest paradigm before start of therapy. Results: Preliminary data indicates that reproducibility of semi-quantitative measures of tumor metabolism are high, with correlation between test-retest measurements &gt;80% in all voxels that exceed a minimum SNR threshold and correlation &gt;96% in regions identified as tumor. Impact: These results demonstrate that metabolic MRI with hyperpolarized [1-13C]-pyruvate generates sufficient SNR and spatiotemporal resolution to permit reproducible measurement of tumor metabolism in patients with HNSCC.

Papillary thyroid cancer (PTC) is one of the fastest-growing cancers worldwide, lacking established causal factors or validated early diagnostics. Human endogenous retroviruses (HERVs), comprising 8% of human genomes, have potential as PTC biomarkers due to their comparably high baseline expression in healthy thyroid tissues, indicating homeostatic roles. However, HERV regions are often overlooked in genome-wide association studies because of their highly repetitive nature, low sequence coverage, and decreased sequencing quality. Using targeted whole-genome sequence analysis in conjunction with high sequencing depth to overcome methodological limitations, we identified associations of specific HERV variants with PTC. Analyzing WGS data from 138 patients with PTC generated through The Cancer Genome Atlas project and 2015 control samples from the 1000 Genomes Project, we examined the mutational variation in HERVs within a 20 kb radius of known cancer predisposition genes (CPGs) differentially expressed in PTC. We discovered 15 common and 13 rare germline HERV variants near or within 20 CPGs that distinguish patients with PTC from healthy controls. We identified intragenic–intronic HERV variants within RYR2, LRP1B, FN1, MET, TCRVB, UNC5D, TRPM3, CNTN5, CD70, RYR1, RUNX1, CRLF2, and PCDH1X, and three variants downstream of SERPINA1 and RUNX1T1. Sanger sequencing analyses of 20 thyroid and 5 non-thyroid cancer cell lines confirmed associations with PTC, particularly for MSTA HERV-L variant rs200077102 within the FN1 gene and HERV-L MLT1A LTR variant rs78588384 within the CNTN5 gene. Variant rs78588384, in particular, was shown in our analyses to be located within a POL2 binding site regulating an alternative transcript of CNTN5. In addition, we identified 16 variants that modified the poly(A) region in Alu elements, potentially altering the potential to retrotranspose. In conclusion, this study serves as a proof-of-concept for targeted variant analysis of HERV regions and establishes a basis for further exploration of HERVs in thyroid cancer development.

ABSTRACT Purpose Tobacco use is an independent adverse prognostic feature in human papillomavirus (HPV)-associated oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC). Despite this, the biologic features associated with tobacco use have not been systematically investigated in this population. We sought to characterize the genomic and immunologic features of HPV(+) OPSCC associated with tobacco use and adverse oncologic outcomes. Experimental Design Whole exome sequencing of 47 primary HPV(+) OPSCC tumors was performed to investigate mutational differences associated with tobacco exposure. To characterize the tumor immune microenvironment (TIME), targeted mRNA hybridization was performed and immunohistochemical (IHC) staining was used to validate these findings. Results Low expression of transcripts in a T cell-inflamed gene expression profile (TGEP) was associated with tobacco use at the time of diagnosis and lower overall and disease-free survival. Tobacco use was associated with an increased proportion of T>C substitutions and a lower proportion of mutational signatures typically observed in HPV(+) OPSCC tumors, but was not associated with increases in mutational burden or the rate of recurrent oncogenic mutations. Conclusions In HPV(+) OPSCC, low T cell infiltration of primary tumors is associated with current tobacco use and worse oncologic outcomes. Rather than an increased mutational burden, tobacco’s primary and clinically relevant association is immunosuppression of the primary TIME. An objective clinical assay like the TGEP, which quantifies immune infiltration of the primary TIME, may have value for HPV(+) OPSCC risk stratification in future clinical trials.