A P53-Independent DNA Damage Response Suppresses Oncogenic Proliferation and Genome Instability

The Mre11-Rad50-Nbs1 complex is a DNA double-strand break sensor that mediates a tumor-suppressive DNA damage response (DDR) in cells undergoing oncogenic stress, yet the mechanisms underlying this effect are poorly understood. Using a genetically inducible primary mammary epithelial cell model, we demonstrate that Mre11 suppresses proliferation and DNA damage induced by diverse oncogenic drivers through a p53-independent mechanism. Breast tumorigenesis models engineered to express a hypomorphic Mre11 allele exhibit increased levels of oncogene-induced DNA damage, R-loop accumulation, and chromosomal instability with a characteristic copy number loss phenotype. Mre11 complex dysfunction is identified in a subset of human triple-negative breast cancers and is associated with increased sensitivity to DNA-damaging therapy and inhibitors of ataxia telangiectasia and Rad3 related (ATR) and poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). Thus, deficiencies in the Mre11-dependent DDR drive proliferation and genome instability patterns in p53-deficient breast cancers and represent an opportunity for therapeutic exploitation

Prognostic and Predictive Value of Immune-Related Gene Expression Signatures vs Tumor-Infiltrating Lymphocytes in Early-Stage ERBB2/HER2-Positive Breast Cancer: A Correlative Analysis of the CALGB 40601 and PAMELA Trials

Importance: Both tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) assessment and immune-related gene expression signatures by RNA profiling predict higher pathologic complete response (pCR) and improved event-free survival (EFS) in patients with early-stage ERBB2/HER2-positive breast cancer. However, whether these 2 measures of immune activation provide similar or additive prognostic value is not known. Objective: To examine the prognostic ability of TILs and immune-related gene expression signatures, alone and in combination, to predict pCR and EFS in patients with early-stage ERBB2/HER2-positive breast cancer treated in 2 clinical trials. Design, Setting, and Participants: In this prognostic study, a correlative analysis was performed on the Cancer and Leukemia Group B (CALGB) 40601 trial and the PAMELA trial. In the CALGB 40601 trial, 305 patients were randomly assigned to weekly paclitaxel with trastuzumab, lapatinib, or both for 16 weeks. The primary end point was pCR, with a secondary end point of EFS. In the PAMELA trial, 151 patients received neoadjuvant treatment with trastuzumab and lapatinib for 18 weeks. The primary end point was the ability of the HER2-enriched subtype to predict pCR. The studies were conducted from October 2013 to November 2015 (PAMELA) and from December 2008 to February 2012 (CALGB 40601). Data analyses were performed from June 1, 2020, to January 1, 2022. Main Outcomes and Measures: Immune-related gene expression profiling by RNA sequencing and TILs were assessed on 230 CALGB 40601 trial pretreatment tumors and 138 PAMELA trial pretreatment tumors. The association of these biomarkers with pCR (CALGB 40601 and PAMELA) and EFS (CALGB 40601) was studied by logistic regression and Cox analyses. Results: The median age of the patients was 50 years (IQR, 42-50 years), and 305 (100%) were women. Of 202 immune signatures tested, 166 (82.2%) were significantly correlated with TILs. In both trials combined, TILs were significantly associated with pCR (odds ratio, 1.01; 95% CI, 1.01-1.02; P =.02). In addition to TILs, 36 immune signatures were significantly associated with higher pCR rates. Seven of these signatures outperformed TILs for predicting pCR, 6 of which were B-cell related. In a multivariable Cox model adjusted for clinicopathologic factors, including PAM50 intrinsic tumor subtype, the immunoglobulin G signature, but not TILs, was independently associated with EFS (immunoglobulin G signature-adjusted hazard ratio, 0.63; 95% CI, 0.42-0.93; P =.02; TIL-adjusted hazard ratio, 1.00; 95% CI, 0.98-1.02; P =.99). Conclusions and Relevance: Results of this study suggest that multiple B-cell-related signatures were more strongly associated with pCR and EFS than TILs, which largely represent T cells. When both TILs and gene expression are available, the prognostic value of immune-related signatures appears to be superior

FOXA1 and adaptive response determinants to HER2 targeted therapy in TBCRC 036

Inhibition of the HER2/ERBB2 receptor is a keystone to treating HER2-positive malignancies, particularly breast cancer, but a significant fraction of HER2-positive (HER2+) breast cancers recur or fail to respond. Anti-HER2 monoclonal antibodies, like trastuzumab or pertuzumab, and ATP active site inhibitors like lapatinib, commonly lack durability because of adaptive changes in the tumor leading to resistance. HER2+ cell line responses to inhibition with lapatinib were analyzed by RNAseq and ChIPseq to characterize transcriptional and epigenetic changes. Motif analysis of lapatinib-responsive genomic regions implicated the pioneer transcription factor FOXA1 as a mediator of adaptive responses. Lapatinib in combination with FOXA1 depletion led to dysregulation of enhancers, impaired adaptive upregulation of HER3, and decreased proliferation. HER2-directed therapy using clinically relevant drugs (trastuzumab with or without lapatinib or pertuzumab) in a 7-day clinical trial designed to examine early pharmacodynamic response to antibody-based anti-HER2 therapy showed reduced FOXA1 expression was coincident with decreased HER2 and HER3 levels, decreased proliferation gene signatures, and increased immune gene signatures. This highlights the importance of the immune response to anti-HER2 antibodies and suggests that inhibiting FOXA1-mediated adaptive responses in combination with HER2 targeting is a potential therapeutic strategy

Some Statistical Strategies for DAE-seq Data Analysis: Variable Selection and Modeling Dependencies Among Observations

In DAE (DNA After Enrichment)-seq experiments, genomic regions related with certain biological processes are enriched/isolated by an assay and are then sequenced on a high-throughput sequencing platform to determine their genomic positions. Statistical analysis of DAE-seq data aims to detect genomic regions with significant aggregations of isolated DNA fragments (“enriched regions”) versus all the other regions (“background”). However, many confounding factors may influence DAE-seq signals. In addition, the signals in adjacent genomic regions may exhibit strong correlations, which invalidate the independence assumption employed by many existing methods. To mitigate these issues, we develop a novel Autoregressive Hidden Markov Model (AR-HMM) to account for covariates effects and violations of the independence assumption. We demonstrate that our AR-HMM leads to improved performance in identifying enriched regions in both simulated and real datasets, especially in those in epigenetic datasets with broader regions of DAE-seq signal enrichment. We also introduce a variable selection procedure in the context of the HMM/AR-HMM where the observations are not independent and the mean value of each state-specific emission distribution is modeled by some covariates. We study the theoretical properties of this variable selection procedure and demonstrate its efficacy in simulated and real DAE-seq data. In summary, we develop several practical approaches for DAE-seq data analysis that are also applicable to more general problems in statistics

Standortfaktoren für epiphytische Flechten in einem immissionsgeschädigten Fichten-Tannenwald am Whiteface Mountain, New York

In einem Abies balsamea-Picea rubens-Bestand am Whiteface Mountain im US-Bundesstaat New York wurde die epiphytische Diversität der Flechtenvegetation zwischen gesunden und immissionsgeschädigten Rotfichten (Picea rubens) sowie zwischen Rotfichte und Balsamtanne (Abies balsamea) miteinander verglichen. Die geschädigten Rotfichten sind flechtenreicher als die gesunden und die Balsamtannen sind flechtenreicher als die Rotfichten. Arthonia caesia war die dominante Flechtenart auf lebenden Tannen sowie auf lebenden und toten Fichten. Tote Tannen waren hingegen überwiegend mit Hypogymnia physodes besiedelt.Die Elementgehalte des Stammablaufs und der Borke wurden daraufhin untersucht, ob sie für diese Verbreitungsunterschiede verantwortlich sein könnten. Im Stammablauf lebender Tannen zeigten sich im Vergleich zu den lebenden Fichten höhere Gehalte an P, S, K, Na, Mn, Al und Cu. Lebende Fichten hatten hingegen höhere NO3- und H+ Gehalte im Stammablauf. Eine geringere Assimilationsrate der lebenden Fichten im Vergleich zu den lebenden Tannen könnte für die höheren Mengen an NO3- im Stammablauf der letztgenannten Art verantwortlich sein. NO3-, Ca, Mn, Al und H+ waren höher konzentriert im Stammablauf toter Fichten als im Stammablauf toter Tannen. Konzentrationen der Elemente S, Na, Fe und Al sowie die Leitfähigkeit waren höher im Stammablauf lebender Fichten als die im Stammablauf toter Fichten. Lebende Tannen wiesen höhere Gehalte an Mn und Cu auf als tote. Eine reduzierte Interzeptionsrate, hervorgerufen durch eine geringere Nadelmasse auf den toten als auf den lebenden Bäumen, kann als Hauptgrund für die Elementverteilug angesehen werden. 1999 wurde für NO3- im Stammablauf ein signifikant höherer mittlerer Gehalt auf lebenden als auf toten Rotfichten nachgewiesen; dies traf jedoch nicht für die Tannen zu.Lebende Tannen wiesen höhere Elementkonzentrationen von N, K, Mg, Mn, Zn, Cu und H+ in der Borke auf als lebende Fichten, wohingegen Fe höhere Gehalte in der Borke lebender Fichten aufwies. Ein ähnliches Bild ergab sich für den Vergleich toter Tannen und Fichten, wobei alle Elemente (bis auf Zn) in der Borke der Balsamtannen höher konzentriert waren. Die Bilanz der Elementkonzentration in der Borke wird durch 1) die Ionenaufnahme aus dem Boden, durch 2) die trockene Deposition, durch 3) die Auswaschung von Ionen durch den Stammablauf und 4) durch die Aufnahme von Ionen aus dem Stammablauf beeinflußt. Die Wichtigkeit des Einflusses der einzelnen Faktoren auf die Bilanz hängt vom Element selber und von der Baumart ab. Es kann vermutet werden, daß aufgrund der langsameren Schälung der Tannenborke höhere Elementgehalte erreicht werden als in der Fichte, deren Borke sich deutlich schneller erneuert. Für die Verteilung von Zn kann keine Erklärung gegeben werden.Die meisten Elemente in der Borke unterschieden sich in ihrem Gehalt zwischen toten und lebenden Bäumen. K, Ca, Mg, Mn, Zn und H+ waren im Vergleich zu den lebenden Bäumen in der Borke toter Fichten höher konzentriert, wohingegen lediglich N und Ca in der Borke toter Tannen einen höheren Gehalt aufwiesen. Diese Elementverteilung kann entweder auf einen Einfluß des Stammablaufes oder auf einen Einfluß des Stoffwechsels in den lebenden Untersuchungsbäumen hinweisen.Der Gehalt von NO3- im Stammablauf ist negativ mit der Deckung einer Reihe von Flechtenarten korreliert. ANOVA zeigte den stärksten Einfluß von NO3- auf die Deckung von Flavopunctelia soredica, Hypogymnia physodes, Platismatia glauca und Usnea spec. Zusätzlich zeigten sich bei Flechten der Art Hypogymnia physodes, die mit NO3--Konzentrationen zwischen 100 µmol l-1 und 10 mmol l-1 behandelt wurden, geringere Chlorophyll a- und Chlorophyll b-Gehalte als bei den Kontrollen, wohingegen der Ergosterolgehalt keine Unterschiede aufwies. Das Chlorophyll a : Ergosterol-Verhältnis war verglichen mit den Kontrollen bei den NO3--Varianten geringer.Korrelationen von S, Ca, Mg, Mn und Fe mit der Flechtendeckung waren wahrscheinlich zufällig. ANOVA zeigte keinen signifikanten Einfluß der Elemente Ca, Mg und Fe auf die Flechtendeckung, und S sowie Mn korrelierten nur schwach mit den Arten Micarea prasina und Cladonia coniocraea (im Fall von S) sowie Mycoblastus sanguinarius und Parmelia saxatilis (im Fall von Mn). Kausale Zusammenhänge können in beiden Fällen ausgeschlossen werden: Einige der Flechtenarten kommen auch im Harz bei höheren S- und Mn-Konzentrationen vor. Weiterhin konnte von unserer Arbeitsgruppe durch Inkubationsversuche experimentell gezeigt werden, daß Mn zwar die Soredienkeimung von Hypogymnia physodes negativ beeinflußt, dies aber erst bei höheren Konzentrationen als bei den im Stammablauf des Whiteface Mountain gemessenen.Wie mit Hilfe der Korrelationsanalyse gezeigt werden konnte, waren die Elementkonzentrationen in der Borke (Mn und Fe) von geringer Bedeutung für die Flechtendeckung. Hohe Mn-Gehalte in der Tannenborke, wie sie am Whiteface Mountain nachgewiesen wurden, beeinflussen die Flechten nicht, da das Mn in den Zellen immobilisiert als Kristall vorliegt.Das Mikroklima unterschied sich nicht zwischen den untersuchten Baumarten oder zwischen toten und lebenden Bäumen. Ein Grund kann in dem dichten Tannenjungwuchs gesehen werden, der im Wald am Whiteface Mountain dominiert. Die mikroklimatischen Parameter korrelierten schwach mit einzelnen Flechtenarten. Loxospora ochrophaea korrelierte negativ mit der Evaporation; Bryoria nadvornikiana korrelierte schwach negativ mit der Evaporation und dem Licht. Arthonia caesia kam häufiger auf den Bäumen mit dem niedrigsten Lichteinfall vor als auf Bäumen mit dem höchsten Lichteinfall. Die Deckung der Flechten Bryoria capillaris und B. furcellata, Evernia mesomorpha, Lecidea nylanderi, Pseudevernia consocians sowie Usnea spec. war positiv mit dem Licht korreliert. Aus diesem Ergebnis kann geschlossen werden, daß obwohl das Mikroklima einzelne Arten beeinflußt, ein alleiniger Einfluß der mikroklimatischen Parameter jedoch ausgeschlossen werden kann.Generell kann festgehalten werden, daß die Ergebnisse mit unserer Hypothese übereinstimmen, daß durch eine geringere Nadelmasse auf toten Bäumen eine reduzierte Schadstoffkonzentration auf der Borkenoberfläche erreicht wird, die das Vorkommen einer höher diversen Flechtenvegetation auf toten als auf lebenden Bäumen ermöglicht. Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß NO3- einen Einfluß auf die Flechtendeckung besitzt, was die Verbreitungsverhältnisse im untersuchten Bestand erklären könnte. Allerdings kann die Möglichkeit einer geringeren Assimilationsrate lebender Fichten im Vergleich zu den Tannen nicht ausgeschlossen werden, wonach die Epiphyten selbst für die Verteilung der NO3--Konzentration im Stammablauf der Untersuchungsbäume verantwortlich wären. Ein Einfluß des Mikroklimas auf die Flechtenverbreitung kann für einzelne Arten nicht ausgeschlossen werden, wohingegen ein Einfluß des Borkengehaltes eine untergeordnete Rolle spielt

Tumor Intrinsic Subtypes and Gene Expression Signatures in Early-Stage ERBB2/HER2 -Positive Breast Cancer: A Pooled Analysis of CALGB 40601, NeoALTTO, and NSABP B-41 Trials

Importance: Biologic features may affect pathologic complete response (pCR) and event-free survival (EFS) after neoadjuvant chemotherapy plus ERBB2/HER2 blockade in ERBB2/HER2-positive early breast cancer (EBC). Objective: To define the quantitative association between pCR and EFS by intrinsic subtype and by other gene expression signatures in a pooled analysis of 3 phase 3 trials: CALGB 40601, NeoALTTO, and NSABP B-41. Design, Setting, and Participants: In this retrospective pooled analysis, 1289 patients with EBC received chemotherapy plus either trastuzumab, lapatinib, or the combination, with a combined median follow-up of 5.5 years. Gene expression profiling by RNA sequencing was obtained from 758 samples, and intrinsic subtypes and 618 gene expression signatures were calculated. Data analyses were performed from June 1, 2020, to January 1, 2023. Main Outcomes and Measures: The association of clinical variables and gene expression biomarkers with pCR and EFS were studied by logistic regression and Cox analyses. Results: In the pooled analysis, of 758 women, median age was 49 years, 12% were Asian, 6% Black, and 75% were White. Overall, pCR results were associated with EFS in the ERBB2-enriched (hazard ratio [HR], 0.45; 95% CI, 0.29-0.70; P <.001) and basal-like (HR, 0.19; 95% CI, 0.04-0.86; P =.03) subtypes but not in luminal A or B tumors. Dual trastuzumab plus lapatinib blockade over trastuzumab alone had a trend toward EFS benefit in the intention-to-treat population; however, in the ERBB2-enriched subtype there was a significant and independent EFS benefit of trastuzumab plus lapatinib vs trastuzumab alone (HR, 0.47; 95% CI, 0.27-0.83; P =.009). Overall, 275 of 618 gene expression signatures (44.5%) were significantly associated with pCR and 9 of 618 (1.5%) with EFS. The ERBB2/HER2 amplicon and multiple immune signatures were significantly associated with pCR. Luminal-related signatures were associated with lower pCR rates but better EFS, especially among patients with residual disease and independent of hormone receptor status. There was significant adjusted HR for pCR ranging from 0.45 to 0.81 (higher pCR) and 1.21-1.94 (lower pCR rate); significant adjusted HR for EFS ranged from 0.71 to 0.94. Conclusions and relevance: In patients with ERBB2/HER2-positive EBC, the association between pCR and EFS differed by tumor intrinsic subtype, and the benefit of dual ERBB2/HER2 blockade was limited to ERBB2-enriched tumors. Immune-activated signatures were concordantly associated with higher pCR rates and better EFS, whereas luminal signatures were associated with lower pCR rates..SCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe

Quantifying the effect of corrective surgery for trigonocephaly: A non-invasive, non-ionizing method using three-dimensional handheld scanning and statistical shape modelling

Trigonocephaly in patients with metopic synostosis is corrected by fronto-orbital remodelling (FOR). The aim of this study was to quantitatively assess aesthetic outcomes of FOR by capturing 3D forehead scans of metopic patients pre- and post-operatively and comparing them with controls. Ten single-suture metopic patients undergoing FOR and 15 age-matched non-craniosynostotic controls were recruited at Great Ormond Street Hospital for Children (UK). Scans were acquired with a three-dimensional (3D) handheld camera and post-processed combining 3D imaging software. 3D scans were first used for cephalometric measurements. Statistical shape modelling was then used to compute the 3D mean head shapes of the three groups (FOR pre-op, post-op and controls). Head shape variations were described via principal component analysis (PCA). Cephalometric measurements showed that FOR significantly increased the forehead volume and improved trigonocephaly. This improvement was supported visually by pre- and post-operative computed mean 3D shapes and numerically by PCA (p < 0.001). Compared with controls, post-operative scans showed flatter foreheads (p < 0.001). In conclusion, 3D scanning followed by 3D statistical shape modelling enabled the 3D comparison of forehead shapes of metopic patients and non-craniosynostotic controls, and demonstrated that the adopted FOR technique was successful in correcting bitemporal narrowing but overcorrected the rounding of the forehead

An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome.

The human genome encodes the blueprint of life, but the function of the vast majority of its nearly three billion bases is unknown. The Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) project has systematically mapped regions of transcription, transcription factor association, chromatin structure and histone modification. These data enabled us to assign biochemical functions for 80% of the genome, in particular outside of the well-studied protein-coding regions. Many discovered candidate regulatory elements are physically associated with one another and with expressed genes, providing new insights into the mechanisms of gene regulation. The newly identified elements also show a statistical correspondence to sequence variants linked to human disease, and can thereby guide interpretation of this variation. Overall, the project provides new insights into the organization and regulation of our genes and genome, and is an expansive resource of functional annotations for biomedical research