Diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG) is a fatal childhood cancer. We performed a chemical screen in patient-derived DIPG cultures along with RNA-seq analyses and integrated computational modeling to identify potentially effective therapeutic strategies. The multi-histone deacetylase inhibitor panobinostat demonstrated therapeutic efficacy both in vitro and in DIPG orthotopic xenograft models. Combination testing of panobinostat and the histone demethylase inhibitor GSK-J4 revealed that the two had synergistic effects. Together, these data suggest a promising therapeutic strategy for DIPG.

Medulloblastoma, the most common malignant paediatric brain tumour, arises in the cerebellum and disseminates through the cerebrospinal fluid in the leptomeningeal space to coat the brain and spinal cord. Dissemination, a marker of poor prognosis, is found in up to 40% of children at diagnosis and in most children at the time of recurrence. Affected children therefore are treated with radiation to the entire developing brain and spinal cord, followed by high-dose chemotherapy, with the ensuing deleterious effects on the developing nervous system. The mechanisms of dissemination through the cerebrospinal fluid are poorly studied, and medulloblastoma metastases have been assumed to be biologically similar to the primary tumour. Here we show that in both mouse and human medulloblastoma, the metastases from an individual are extremely similar to each other but are divergent from the matched primary tumour. Clonal genetic events in the metastases can be demonstrated in a restricted subclone of the primary tumour, suggesting that only rare cells within the primary tumour have the ability to metastasize. Failure to account for the bicompartmental nature of metastatic medulloblastoma could be a major barrier to the development of effective targeted therapies.

Medulloblastoma is a malignant childhood cerebellar tumour type that comprises distinct molecular subgroups. Whereas genomic characteristics of these subgroups are well defined, the extent to which cellular diversity underlies their divergent biology and clinical behaviour remains largely unexplored. Here we used single-cell transcriptomics to investigate intra- and intertumoral heterogeneity in 25 medulloblastomas spanning all molecular subgroups. WNT, SHH and Group 3 tumours comprised subgroup-specific undifferentiated and differentiated neuronal-like malignant populations, whereas Group 4 tumours consisted exclusively of differentiated neuronal-like neoplastic cells. SHH tumours closely resembled granule neurons of varying differentiation states that correlated with patient age. Group 3 and Group 4 tumours exhibited a developmental trajectory from primitive progenitor-like to more mature neuronal-like cells, the relative proportions of which distinguished these subgroups. Cross-species transcriptomics defined distinct glutamatergic populations as putative cells-of-origin for SHH and Group 4 subtypes. Collectively, these data provide insights into the cellular and developmental states underlying subtype-specific medulloblastoma biology. Characterization of medulloblastoma tissues using single-cell transcriptomics shows that the different molecular subtypes consist of distinct developmental phenotypes.

Abstract Of all gynecologic cancers, epithelial-ovarian cancer (OCa) stands out with the highest mortality rates. Despite all efforts, 90% of individuals who receive standard surgical and cytotoxic therapy experience disease recurrence. The precise mechanism by which leukemia inhibitory factor (LIF) and its receptor (LIFR) contribute to the progression of OCa remains unknown. Analysis of cancer databases revealed that elevated expression of LIF or LIFR was associated with poor progression-free survival of OCa patients and a predictor of poor response to chemotherapy. Using multiple primary and established OCa cell lines or tissues that represent five subtypes of epithelial-OCa, we demonstrated that LIF/LIFR autocrine signaling is active in OCa. Moreover, treatment with LIFR inhibitor, EC359 significantly reduced OCa cell viability and cell survival with an IC 50 ranging from 5-50 nM. Furthermore, EC359 diminished the stemness of OCa cells. Mechanistic studies using RNA-seq and rescue experiments unveiled that EC359 primarily induced ferroptosis by suppressing the glutathione antioxidant defense system. Using multiple in vitro, ex vivo and in vivo models including cell-based xenografts, patient-derived explants, organoids, and xenograft tumors, we demonstrated that EC359 dramatically reduced the growth and progression of OCa. Additionally, EC359 therapy considerably improved tumor immunogenicity by robust CD45 + leukocyte tumor infiltration and polarizing tumor-associated macrophages (TAMs) toward M1 phenotype while showing no impact on normal T-, B-, and other immune cells. Collectively, our findings indicate that the LIF/LIFR autocrine loop plays an essential role in OCa progression and that EC359 could be a promising therapeutic agent for OCa.

Abstract The cell-free DNA (cfDNA) methylation profile in liquid biopsies has been utilized to diagnose early-stage disease and estimate therapy response. However, in typical clinical settings, only very small amounts of cfDNA can be purified. Whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) is the gold standard to measure DNA methylation; however, WGBS using small amounts of fragmented DNA introduces a critical challenge for data analysis, namely a low mapping ratio. This, in turn, generates low sequencing depth and low coverage for CpG sites genome wide. The lack of informative CpGs has become a bottleneck for the clinical application of cfDNA-based WGBS assays. Hence, we developed LiBis (Low-input Bisulfite Sequencing), a novel method for low-input WGBS data alignment. By dynamically clipping initially unmapped reads and remapping clipped fragments, we judiciously rescued those reads and uniquely aligned them to the genome. By substantially increasing the mapping ratio by up to 88%, LiBis dramatically improved the number of informative CpGs and the precision in quantifying the methylation status of individual CpG sites. The high sensitivity and cost effectiveness afforded by LiBis for low-input samples will allow the discovery of genetic and epigenetic features suitable for downstream analysis and biomarker identification using liquid biopsy.

Supratentorial ependymoma (ST-EPN) is a type of malignant brain tumor mainly seen in children. Since 2014, it has been known that an intrachromosomal fusion C11orf95-RELA is an oncogenic driver in ST-EPN 1 but the molecular mechanisms of oncogenesis are unclear. Here we show that the C11orf95 component of the fusion protein dictates DNA binding activity while the RELA component is required for driving the expression of ependymoma-associated genes. Epigenomic characterizations using ChIP-seq and HiChIP approaches reveal that C11orf95-RELA modulates chromatin states and mediates chromatin interactions, leading to transcriptional reprogramming in ependymoma cells. Our findings provide important characterization of the molecular underpinning of C11orf95-RELA fusion and shed light on potential therapeutic targets for C11orf95-RELA subtype ependymoma.