A catalogue of molecular aberrations that cause ovarian cancer is critical for developing and deploying therapies that will improve patients’ lives. The Cancer Genome Atlas project has analysed messenger RNA expression, microRNA expression, promoter methylation and DNA copy number in 489 high-grade serous ovarian adenocarcinomas and the DNA sequences of exons from coding genes in 316 of these tumours. Here we report that high-grade serous ovarian cancer is characterized by TP53 mutations in almost all tumours (96%); low prevalence but statistically recurrent somatic mutations in nine further genes including NF1, BRCA1, BRCA2, RB1 and CDK12; 113 significant focal DNA copy number aberrations; and promoter methylation events involving 168 genes. Analyses delineated four ovarian cancer transcriptional subtypes, three microRNA subtypes, four promoter methylation subtypes and a transcriptional signature associated with survival duration, and shed new light on the impact that tumours with BRCA1/2 (BRCA1 or BRCA2) and CCNE1 aberrations have on survival. Pathway analyses suggested that homologous recombination is defective in about half of the tumours analysed, and that NOTCH and FOXM1 signalling are involved in serous ovarian cancer pathophysiology. The Cancer Genome Atlas (TCGA) project reports here its analysis of messenger RNA and microRNA expression, promoter methylation, DNA copy number and exome sequences in 489 high-grade serous ovarian adenocarcinomas. The analyses help establish new tumour subtypes. Among other insights is the finding that while the gene encoding p53 tumour suppressor is mutated in almost all tumours, nine other loci including NF1, BRCA1, BRCA2, RB1 and CDK12 carry recurrent albeit low-prevalence mutations. Homologous recombination is defective in about half of the tumours studied, and Notch and FOXM1 signalling are involved in the pathophysiology.

Infiltrating stromal and immune cells form the major fraction of normal cells in tumour tissue and not only perturb the tumour signal in molecular studies but also have an important role in cancer biology. Here we describe ‘Estimation of STromal and Immune cells in MAlignant Tumours using Expression data’ (ESTIMATE)—a method that uses gene expression signatures to infer the fraction of stromal and immune cells in tumour samples. ESTIMATE scores correlate with DNA copy number-based tumour purity across samples from 11 different tumour types, profiled on Agilent, Affymetrix platforms or based on RNA sequencing and available through The Cancer Genome Atlas. The prediction accuracy is further corroborated using 3,809 transcriptional profiles available elsewhere in the public domain. The ESTIMATE method allows consideration of tumour-associated normal cells in genomic and transcriptomic studies. An R-library is available on https://sourceforge.net/projects/estimateproject/ . Tumour biopsies contain contaminating normal cells and these can influence the analysis of tumour samples. In this study, Yoshihara et al.develop an algorithm based on gene expression profiles from The Cancer Genome Atlas to estimate the number of contaminating normal cells in tumour samples.

We performed an integrated genomic, transcriptomic and proteomic characterization of 373 endometrial carcinomas using array- and sequencing-based technologies. Uterine serous tumours and ∼25% of high-grade endometrioid tumours had extensive copy number alterations, few DNA methylation changes, low oestrogen receptor/progesterone receptor levels, and frequent TP53 mutations. Most endometrioid tumours had few copy number alterations or TP53 mutations, but frequent mutations in PTEN, CTNNB1, PIK3CA, ARID1A and KRAS and novel mutations in the SWI/SNF chromatin remodelling complex gene ARID5B. A subset of endometrioid tumours that we identified had a markedly increased transversion mutation frequency and newly identified hotspot mutations in POLE. Our results classified endometrial cancers into four categories: POLE ultramutated, microsatellite instability hypermutated, copy-number low, and copy-number high. Uterine serous carcinomas share genomic features with ovarian serous and basal-like breast carcinomas. We demonstrated that the genomic features of endometrial carcinomas permit a reclassification that may affect post-surgical adjuvant treatment for women with aggressive tumours. An integrative genomic analysis of several hundred endometrial carcinomas shows that a minority of tumour samples carry copy number alterations or TP53 mutations and many contain key cancer-related gene mutations, such as those involved in canonical pathways and chromatin remodelling; a reclassification of endometrial tumours into four distinct types is proposed, which may have an effect on patient treatment regimes. This paper from The Cancer Genome Atlas Research Network presents an in-depth genome-wide analysis of endometrial (uterine) carcinomas from more than 350 patients. Based on a series of genomic features including newly identified hotspot mutations in the DNA polymerase gene POLE, and novel mutations in the ARID5B DNA-binding protein, the authors propose a reclassification of endometrial tumours into four distinct types. This might have clinical relevance for post-surgical adjuvant treatment of women with aggressive tumours.

Summary

 For a decade, The Cancer Genome Atlas (TCGA) program collected clinicopathologic annotation data along with multi-platform molecular profiles of more than 11,000 human tumors across 33 different cancer types. TCGA clinical data contain key features representing the democratized nature of the data collection process. To ensure proper use of this large clinical dataset associated with genomic features, we developed a standardized dataset named the TCGA Pan-Cancer Clinical Data Resource (TCGA-CDR), which includes four major clinical outcome endpoints. In addition to detailing major challenges and statistical limitations encountered during the effort of integrating the acquired clinical data, we present a summary that includes endpoint usage recommendations for each cancer type. These TCGA-CDR findings appear to be consistent with cancer genomics studies independent of the TCGA effort and provide opportunities for investigating cancer biology using clinical correlates at an unprecedented scale.

Somatic mutations in cancer genomes are caused by multiple mutational processes, each of which generates a characteristic mutational signature

Standard chemotherapy for newly diagnosed ovarian cancer is a platinum-taxane combination. The Gynecologic Oncology Group conducted a randomized, phase 3 trial that compared intravenous paclitaxel plus cisplatin with intravenous paclitaxel plus intraperitoneal cisplatin and paclitaxel in patients with stage III ovarian cancer.We randomly assigned patients with stage III ovarian carcinoma or primary peritoneal carcinoma with no residual mass greater than 1.0 cm to receive 135 mg of intravenous paclitaxel per square meter of body-surface area over a 24-hour period followed by either 75 mg of intravenous cisplatin per square meter on day 2 (intravenous-therapy group) or 100 mg of intraperitoneal cisplatin per square meter on day 2 and 60 mg of intraperitoneal paclitaxel per square meter on day 8 (intraperitoneal-therapy group). Treatment was given every three weeks for six cycles. Quality of life was assessed.Of 429 patients who underwent randomization, 415 were eligible. Grade 3 and 4 pain, fatigue, and hematologic, gastrointestinal, metabolic, and neurologic toxic effects were more common in the intraperitoneal-therapy group than in the intravenous-therapy group (P< or =0.001). Only 42 percent of the patients in the intraperitoneal-therapy group completed six cycles of the assigned therapy, but the median duration of progression-free survival in the intravenous-therapy and intraperitoneal-therapy groups was 18.3 and 23.8 months, respectively (P=0.05 by the log-rank test). The median duration of overall survival in the intravenous-therapy and intraperitoneal-therapy groups was 49.7 and 65.6 months, respectively (P=0.03 by the log-rank test). Quality of life was significantly worse in the intraperitoneal-therapy group before cycle 4 and three to six weeks after treatment but not one year after treatment.As compared with intravenous paclitaxel plus cisplatin, intravenous paclitaxel plus intraperitoneal cisplatin and paclitaxel improves survival in patients with optimally debulked stage III ovarian cancer.

With prospective clinical sequencing of tumors emerging as a mainstay in cancer care, there is an urgent need for a clinical support tool that distills the clinical implications associated with specific mutation events into a standardized and easily interpretable format. To this end, we developed OncoKB, an expert-guided precision oncology knowledge base.OncoKB annotates the biological and oncogenic effect and the prognostic and predictive significance of somatic molecular alterations. Potential treatment implications are stratified by the level of evidence that a specific molecular alteration is predictive of drug response based on US Food and Drug Administration (FDA) labeling, National Comprehensive Cancer Network (NCCN) guidelines, disease-focused expert group recommendations and the scientific literature.To date, over 3000 unique mutations, fusions, and copy number alterations in 418 cancer-associated genes have been annotated. To test the utility of OncoKB, we annotated all genomic events in 5983 primary tumor samples in 19 cancer types. Forty-one percent of samples harbored at least one potentially actionable alteration, of which 7.5% were predictive of clinical benefit from a standard treatment. OncoKB annotations are available through a public web resource (http://oncokb.org/) and are also incorporated into the cBioPortal for Cancer Genomics to facilitate the interpretation of genomic alterations by physicians and researchers.OncoKB, a comprehensive and curated precision oncology knowledge base, offers oncologists detailed, evidence-based information about individual somatic mutations and structural alterations present in patient tumors with the goal of supporting optimal treatment decisions.

Tumors vary in their ratio of normal to cancerous cells and in their genomic copy number. Carter et al. describe an analytic method for inferring the purity and ploidy of a tumor sample, enabling longitudinal studies of subclonal mutations and tumor evolution. We describe a computational method that infers tumor purity and malignant cell ploidy directly from analysis of somatic DNA alterations. The method, named ABSOLUTE, can detect subclonal heterogeneity and somatic homozygosity, and it can calculate statistical sensitivity for detection of specific aberrations. We used ABSOLUTE to analyze exome sequencing data from 214 ovarian carcinoma tumor-normal pairs. This analysis identified both pervasive subclonal somatic point-mutations and a small subset of predominantly clonal and homozygous mutations, which were overrepresented in the tumor suppressor genes TP53 and NF1 and in a candidate tumor suppressor gene CDK12. We also used ABSOLUTE to infer absolute allelic copy-number profiles from 3,155 diverse cancer specimens, revealing that genome-doubling events are common in human cancer, likely occur in cells that are already aneuploid, and influence pathways of tumor progression (for example, with recessive inactivation of NF1 being less common after genome doubling). ABSOLUTE will facilitate the design of clinical sequencing studies and studies of cancer genome evolution and intra-tumor heterogeneity.

Extensive genomic characterization of human cancers presents the problem of inference from genomic abnormalities to cancer phenotypes. To address this problem, we analysed proteomes of colon and rectal tumours characterized previously by The Cancer Genome Atlas (TCGA) and perform integrated proteogenomic analyses. Somatic variants displayed reduced protein abundance compared to germline variants. Messenger RNA transcript abundance did not reliably predict protein abundance differences between tumours. Proteomics identified five proteomic subtypes in the TCGA cohort, two of which overlapped with the TCGA 'microsatellite instability/CpG island methylation phenotype' transcriptomic subtype, but had distinct mutation, methylation and protein expression patterns associated with different clinical outcomes. Although copy number alterations showed strong cis- and trans-effects on mRNA abundance, relatively few of these extend to the protein level. Thus, proteomics data enabled prioritization of candidate driver genes. The chromosome 20q amplicon was associated with the largest global changes at both mRNA and protein levels; proteomics data highlighted potential 20q candidates, including HNF4A (hepatocyte nuclear factor 4, alpha), TOMM34 (translocase of outer mitochondrial membrane 34) and SRC (SRC proto-oncogene, non-receptor tyrosine kinase). Integrated proteogenomic analysis provides functional context to interpret genomic abnormalities and affords a new paradigm for understanding cancer biology.