Studies of the human microbiome have revealed that even healthy individuals differ remarkably in the microbes that occupy habitats such as the gut, skin and vagina. Much of this diversity remains unexplained, although diet, environment, host genetics and early microbial exposure have all been implicated. Accordingly, to characterize the ecology of human-associated microbial communities, the Human Microbiome Project has analysed the largest cohort and set of distinct, clinically relevant body habitats so far. We found the diversity and abundance of each habitat’s signature microbes to vary widely even among healthy subjects, with strong niche specialization both within and among individuals. The project encountered an estimated 81–99% of the genera, enzyme families and community configurations occupied by the healthy Western microbiome. Metagenomic carriage of metabolic pathways was stable among individuals despite variation in community structure, and ethnic/racial background proved to be one of the strongest associations of both pathways and microbes with clinical metadata. These results thus delineate the range of structural and functional configurations normal in the microbial communities of a healthy population, enabling future characterization of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project Consortium reports the first results of their analysis of microbial communities from distinct, clinically relevant body habitats in a human cohort; the insights into the microbial communities of a healthy population lay foundations for future exploration of the epidemiology, ecology and translational applications of the human microbiome. The Human Microbiome Project (HMP), supported by the National Institutes of Health Common Fund, has the goal of characterizing the microbial communities that inhabit and interact with the human body in sickness and in health. In two Articles in this issue of Nature, the HMP Consortium presents the first population-scale details of the organismal and functional composition of the microbiota across five areas of the body. An associated News & Views discusses the initial results — which, along with those of a series of co-publications, already constitute the most extensive catalogue of organisms and genes related to the human microbiome yet published — and highlights some of the major questions that the project will tackle in the next few years.

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.

A variety of microbial communities and their genes (the microbiome) exist throughout the human body, with fundamental roles in human health and disease. The National Institutes of Health (NIH)-funded Human Microbiome Project Consortium has established a population-scale framework to develop metagenomic protocols, resulting in a broad range of quality-controlled resources and data including standardized methods for creating, processing and interpreting distinct types of high-throughput metagenomic data available to the scientific community. Here we present resources from a population of 242 healthy adults sampled at 15 or 18 body sites up to three times, which have generated 5,177 microbial taxonomic profiles from 16S ribosomal RNA genes and over 3.5 terabases of metagenomic sequence so far. In parallel, approximately 800 reference strains isolated from the human body have been sequenced. Collectively, these data represent the largest resource describing the abundance and variety of the human microbiome, while providing a framework for current and future studies. The Human Microbiome Project Consortium has established a population-scale framework to study a variety of microbial communities that exist throughout the human body, enabling the generation of a range of quality-controlled data as well as community resources. The Human Microbiome Project (HMP), supported by the National Institutes of Health Common Fund, has the goal of characterizing the microbial communities that inhabit and interact with the human body in sickness and in health. In two Articles in this issue of Nature, the HMP Consortium presents the first population-scale details of the organismal and functional composition of the microbiota across five areas of the body. An associated News & Views discusses the initial results — which, along with those of a series of co-publications, already constitute the most extensive catalogue of organisms and genes related to the human microbiome yet published — and highlights some of the major questions that the project will tackle in the next few years.

The full complement of DNA mutations that are responsible for the pathogenesis of acute myeloid leukemia (AML) is not yet known.

The sequencing of AML genomes of eight patients before and after relapse reveals two major patterns of clonal evolution, with chemotherapy appearing to have a role in both patterns. Many patients with acute myeloid leukaemia (AML) achieve remission, but it is often short-lived and the returned disease is usually refractory to therapy. Genome sequencing of eight patients with AML before and after relapse reveals two major patterns of tumour cell evolution. The founding clone survives chemotherapy in all patients, and, in one clonal pattern, it acquires new mutations and expands at relapse. In the other, a subclone surviving from the original tumour expands and then acquires new mutations. Comparisons of relapse-specific and primary tumour mutations point to an increase in transversions, implying DNA damage caused by cytotoxic chemotherapy. This work demonstrates that the AML genome in an individual patient presents a moving target, and highlights the importance of striving to eradicate both the founding clone and all of its subclones. Most patients with acute myeloid leukaemia (AML) die from progressive disease after relapse, which is associated with clonal evolution at the cytogenetic level1,2 . To determine the mutational spectrum associated with relapse, we sequenced the primary tumour and relapse genomes from eight AML patients, and validated hundreds of somatic mutations using deep sequencing; this allowed us to define clonality and clonal evolution patterns precisely at relapse. In addition to discovering novel, recurrently mutated genes (for example, WAC, SMC3, DIS3, DDX41 and DAXX) in AML, we also found two major clonal evolution patterns during AML relapse: (1) the founding clone in the primary tumour gained mutations and evolved into the relapse clone, or (2) a subclone of the founding clone survived initial therapy, gained additional mutations and expanded at relapse. In all cases, chemotherapy failed to eradicate the founding clone. The comparison of relapse-specific versus primary tumour mutations in all eight cases revealed an increase in transversions, probably due to DNA damage caused by cytotoxic chemotherapy. These data demonstrate that AML relapse is associated with the addition of new mutations and clonal evolution, which is shaped, in part, by the chemotherapy that the patients receive to establish and maintain remissions.

The genetic alterations responsible for an adverse outcome in most patients with acute myeloid leukemia (AML) are unknown.

Most mutations in cancer genomes are thought to be acquired after the initiating event, which may cause genomic instability and drive clonal evolution. However, for acute myeloid leukemia (AML), normal karyotypes are common, and genomic instability is unusual. To better understand clonal evolution in AML, we sequenced the genomes of M3-AML samples with a known initiating event (PML-RARA) versus the genomes of normal karyotype M1-AML samples and the exomes of hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) from healthy people. Collectively, the data suggest that most of the mutations found in AML genomes are actually random events that occurred in HSPCs before they acquired the initiating mutation; the mutational history of that cell is "captured" as the clone expands. In many cases, only one or two additional, cooperating mutations are needed to generate the malignant founding clone. Cells from the founding clone can acquire additional cooperating mutations, yielding subclones that can contribute to disease progression and/or relapse.

Exome sequencing of 343 families, each with a single child on the autism spectrum and at least one unaffected sibling, reveal de novo small indels and point substitutions, which come mostly from the paternal line in an age-dependent manner. We do not see significantly greater numbers of de novo missense mutations in affected versus unaffected children, but gene-disrupting mutations (nonsense, splice site, and frame shifts) are twice as frequent, 59 to 28. Based on this differential and the number of recurrent and total targets of gene disruption found in our and similar studies, we estimate between 350 and 400 autism susceptibility genes. Many of the disrupted genes in these studies are associated with the fragile X protein, FMRP, reinforcing links between autism and synaptic plasticity. We find FMRP-associated genes are under greater purifying selection than the remainder of genes and suggest they are especially dosage-sensitive targets of cognitive disorders.

Acute myeloid leukaemia is a highly malignant haematopoietic tumour that affects about 13,000 adults in the United States each year. The treatment of this disease has changed little in the past two decades, because most of the genetic events that initiate the disease remain undiscovered. Whole-genome sequencing is now possible at a reasonable cost and timeframe to use this approach for the unbiased discovery of tumour-specific somatic mutations that alter the protein-coding genes. Here we present the results obtained from sequencing a typical acute myeloid leukaemia genome, and its matched normal counterpart obtained from the same patient's skin. We discovered ten genes with acquired mutations; two were previously described mutations that are thought to contribute to tumour progression, and eight were new mutations present in virtually all tumour cells at presentation and relapse, the function of which is not yet known. Our study establishes whole-genome sequencing as an unbiased method for discovering cancer-initiating mutations in previously unidentified genes that may respond to targeted therapies.