The movement of proteins between the cytoplasm and nucleus mediated by the importin superfamily of proteins is essential to many cellular processes, including differentiation and development, and is critical to disease states such as viral disease and oncogenesis. We recently developed a high-throughput screen to identify specific and general inhibitors of protein nuclear import, from which ivermectin was identified as a potential inhibitor of importin α/β-mediated transport. In the present study, we characterized in detail the nuclear transport inhibitory properties of ivermectin, demonstrating that it is a broad-spectrum inhibitor of importin α/β nuclear import, with no effect on a range of other nuclear import pathways, including that mediated by importin β1 alone. Importantly, we establish for the first time that ivermectin has potent antiviral activity towards both HIV-1 and dengue virus, both of which are strongly reliant on importin α/β nuclear import, with respect to the HIV-1 integrase and NS5 (non-structural protein 5) polymerase proteins respectively. Ivermectin would appear to be an invaluable tool for the study of protein nuclear import, as well as the basis for future development of antiviral agents.

Abstract Background: Previously, small studies have found that BRCA1 and BRCA2 breast tumors differ in their pathology. Analysis of larger datasets of mutation carriers should allow further tumor characterization. Methods: We used data from 4,325 BRCA1 and 2,568 BRCA2 mutation carriers to analyze the pathology of invasive breast, ovarian, and contralateral breast cancers. Results: There was strong evidence that the proportion of estrogen receptor (ER)-negative breast tumors decreased with age at diagnosis among BRCA1 (P-trend = 1.2 × 10−5), but increased with age at diagnosis among BRCA2, carriers (P-trend = 6.8 × 10−6). The proportion of triple-negative tumors decreased with age at diagnosis in BRCA1 carriers but increased with age at diagnosis of BRCA2 carriers. In both BRCA1 and BRCA2 carriers, ER-negative tumors were of higher histologic grade than ER-positive tumors (grade 3 vs. grade 1; P = 1.2 × 10−13 for BRCA1 and P = 0.001 for BRCA2). ER and progesterone receptor (PR) expression were independently associated with mutation carrier status [ER-positive odds ratio (OR) for BRCA2 = 9.4, 95% CI: 7.0–12.6 and PR-positive OR = 1.7, 95% CI: 1.3–2.3, under joint analysis]. Lobular tumors were more likely to be BRCA2-related (OR for BRCA2 = 3.3, 95% CI: 2.4–4.4; P = 4.4 × 10−14), and medullary tumors BRCA1-related (OR for BRCA2 = 0.25, 95% CI: 0.18–0.35; P = 2.3 × 10−15). ER-status of the first breast cancer was predictive of ER-status of asynchronous contralateral breast cancer (P = 0.0004 for BRCA1; P = 0.002 for BRCA2). There were no significant differences in ovarian cancer morphology between BRCA1 and BRCA2 carriers (serous: 67%; mucinous: 1%; endometrioid: 12%; clear-cell: 2%). Conclusions/Impact: Pathologic characteristics of BRCA1 and BRCA2 tumors may be useful for improving risk-prediction algorithms and informing clinical strategies for screening and prophylaxis. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev; 21(1); 134–47. ©2011 AACR.

Stig Bojesen, Georgia Chenevix-Trench, Alison Dunning and colleagues report common variants at the TERT-CLPTM1L locus associated with mean telomere length measured in whole blood. They also identify associations at this locus to breast or ovarian cancer susceptibility and report functional studies in breast and ovarian cancer tissue and cell lines. TERT-locus SNPs and leukocyte telomere measures are reportedly associated with risks of multiple cancers. Using the Illumina custom genotyping array iCOGs, we analyzed ∼480 SNPs at the TERT locus in breast (n = 103,991), ovarian (n = 39,774) and BRCA1 mutation carrier (n = 11,705) cancer cases and controls. Leukocyte telomere measurements were also available for 53,724 participants. Most associations cluster into three independent peaks. The minor allele at the peak 1 SNP rs2736108 associates with longer telomeres (P = 5.8 × 10−7), lower risks for estrogen receptor (ER)-negative (P = 1.0 × 10−8) and BRCA1 mutation carrier (P = 1.1 × 10−5) breast cancers and altered promoter assay signal. The minor allele at the peak 2 SNP rs7705526 associates with longer telomeres (P = 2.3 × 10−14), higher risk of low-malignant-potential ovarian cancer (P = 1.3 × 10−15) and greater promoter activity. The minor alleles at the peak 3 SNPs rs10069690 and rs2242652 increase ER-negative (P = 1.2 × 10−12) and BRCA1 mutation carrier (P = 1.6 × 10−14) breast and invasive ovarian (P = 1.3 × 10−11) cancer risks but not via altered telomere length. The cancer risk alleles of rs2242652 and rs10069690, respectively, increase silencing and generate a truncated TERT splice variant.

Limited information about the relationship between specific mutations in BRCA1 or BRCA2 (BRCA1/2) and cancer risk exists.

Abstract Employing the flatworm parasite Schistosoma mansoni as a model, we report the first application of CRISPR interference (CRISPRi) in parasitic helminths for loss-of-function targeting the SmfgfrA gene which encodes the stem cell marker, fibroblast growth factor receptor A. SmFGFRA is essential for maintaining schistosome stem cells and critical in the schistosome-host interplay. The SmfgfrA gene was targeted in S. mansoni adult worms, eggs and schistosomula using a catalytically dead Cas9 (dCas9) fused to a transcriptional repressor KRAB. We showed that SmfgfrA repression resulted in considerable phenotypic differences in the modulated parasites compared with controls, including reduced levels of SmfgfrA transcription and decreased protein expression of SmFGFRA, a decline in EdU (thymidine analog 5-ethynyl-2’-deoxyuridine, which specifically stains schistosome stem cells) signal, and an increase in cell apoptosis. Notably, reduced SmfgfrA transcription was evident in miracidia hatched from SmfgfrA -repressed eggs, and resulted in a significant change in miracidial behavior, indicative of a durable repression effect caused by CRISPRi. Intravenous injection of mice with SmfgfrA -repressed eggs resulted in granulomas that were markedly reduced in size and a decline in the level of serum IgE, emphasizing the importance of SmFGFRA in regulating the host immune response induced during schistosome infection. Our findings show the feasibility of applying CRISPRi for effective, targeted transcriptional repression in schistosomes, and provide the basis for employing CRISPRi to selectively perturb gene expression in parasitic helminths on a genome-wide scale.

Abstract CRISPR/Cas9-mediated genome editing shows cogent potential for the genetic modification of helminth parasites. Here we report successful gene knock-in (KI) into the genome of the egg of Schistosoma mansoni by combining CRISPR/Cas9 with single-stranded oligodeoxynucleotides (ssODNs). We edited the acetylcholinesterase (AChE) gene of S. mansoni targeting two guide RNAs (gRNAs), X5 and X7, located on exon 5 and exon 7 of Smp_154600, respectively. A CRISPR/Cas9-vector encoding gRNA X5 or X7 was introduced by electroporation into eggs recovered from livers of experimentally infected mice. Simultaneously, eggs were transfected with a ssODN donor encoding a stop codon in all six frames, flanked by 50 nt-long 5’- and 3’-homology arms matching the predicted Cas9-catalyzed double stranded break at X5 or X7. Next generation sequencing analysis of reads of amplicon libraries spanning targeted regions revealed that the major modifications induced by CRISPR/Cas9 in the eggs were generated by homology directed repair (HDR). Furthermore, soluble egg antigen from AChE-edited eggs exhibited markedly reduced AChE activity, indicative that programmed Cas9 cleavage mutated the AChE gene. Following injection of AChE-edited schistosome eggs into the tail veins of mice, a significant decrease in circumoval granuloma size was observed in the lungs of the mice. Notably, there was an enhanced Th2 response involving IL-4, −5, −10, and-13 induced by lung cells and splenocytes in mice injected with X5-KI eggs in comparison to control mice injected with unmutated eggs. A Th2-predominant response, with increased levels of IL-4, −13 and GATA3, also was induced by X5 KI eggs in small intestine-draining mesenteric lymph node cells when the gene-edited eggs were introduced into the subserosa of the ileum of the mice. These findings confirmed the potential and the utility of CRISPR/Cas9-mediated genome editing for functional genomics in schistosomes. Author Summary Schistosomiasis is the most devastating of the parasitic helminth diseases. Currently, no vaccines are available for human use and praziquantel is the only available treatment raising considerable concern that drug resistance will develop. A major challenge faced by the schistosomiasis research community is the lack of suitable tools to effectively characterise schistosome gene products as potential new drug and/or vaccine targets. We introduced CRISPR/Cas9 mediated editing into S. mansoni eggs targeting the gene encoding acetylcholinesterase (AChE), a recognized anthelminthic drug target. We found that the major modifications induced by CRISPR/Cas9 in the eggs were generated by homology directed repair (HDR). This platform provides a unique opportunity to generate precise loss-of-function insertions into the schistosome genome. We pre-screened the activity of two guide RNAs of the AChE gene and compared/validated the mutation efficacy using next-generation sequencing analysis at the genomic level and phenotypic modifications at the protein level. That resulted in reduced AChE activity observed in AChE-edited eggs, and decreased lung circumoval granuloma size in mice injected with those edited eggs. The CRISPR/Cas9-genome editing system we established in this study provides a pivotal platform for gene functional studies to identify and test new anti-schistosome intervention targets, which can be extended to the other human schistosome species and other important parasitic helminths.

Hormone-dependent cancers (HDCs) share several risk factors, suggesting a common aetiology. Using data from genome-wide association studies, we showed spatial clustering of risk variants across four HDCs (breast, endometrial, ovarian and prostate cancers), contrasting with genetically uncorrelated traits. We identified 44 multi-HDC risk regions across the genome, defined as overlapping risk regions for at least two HDCs: two regions contained risk variants for all four HDCs, 13 for three HDCs and 28 for two HDCs. Integrating GWAS data, epigenomic profiling and promoter capture HiC maps from diverse cell line models, we annotated 53 candidate risk genes at 22 multi-HDC risk regions. These targets were enriched for established genes from the COSMIC Cancer Gene Census, but many had no previously reported pleiotropic roles. Additionally, we pinpointed lncRNAs as potential HDC targets and identified risk alleles in several regions that altered transcription factors motifs, suggesting regulatory mechanisms. Known drug targets were over-represented among the candidate multi-HDC risk genes, implying that some may serve as targets for therapeutic development or facilitate the repurposing of existing treatments for HDC. Our approach provides a framework for identifying common target genes driving complex traits and enhances understanding of HDC susceptibility.

Genome-wide association studies have identified 196 high confidence independent signals associated with breast cancer susceptibility. Variants within these signals frequently fall in distal regulatory DNA elements that control gene expression. We designed a Capture Hi-C array to enrich for chromatin interactions between the credible causal variants and target genes in six human mammary epithelial and breast cancer cell lines. We show that interacting regions are enriched for open chromatin, histone marks for active enhancers and transcription factors relevant to breast biology. We exploit this comprehensive resource to identify candidate target genes at 139 independent breast cancer risk signals, and explore the functional mechanism underlying altered risk at the 12q24 risk region. Our results demonstrate the power of combining genetics, computational genomics and molecular studies to rationalize the identification of key variants and candidate target genes at breast cancer GWAS signals.

Long noncoding RNAs (lncRNAs) have surpassed the number of protein-coding genes, yet the majority have no known function. We previously discovered >800 lncRNAs at regions identified by breast cancer genome-wide association studies (GWAS). Here, we performed a pooled CRISPR-Cas13d RNA knockdown screen to identify which of these lncRNAs altered cell proliferation. We found that KILR, a lncRNA that functions as a tumor suppressor, safeguards breast cells against uncontrolled proliferation. The half-life of KILR is significantly reduced by the risk haplotype, revealing an alternative mechanism by which variants alter cancer risk. We showed that KILR sequesters RPA1, a subunit of the RPA complex, required for DNA replication and repair. Reduced KILR expression promotes cell proliferation by increasing the available pool of RPA1 and the speed of DNA replication. Our findings confirm lncRNAs as mediators of breast cancer risk, emphasize the need to annotate noncoding transcripts in relevant cell types when investigating GWAS variants and provide a scalable platform for mapping phenotypes associated with lncRNAs.