Abstract While the non-coding genome appears to play a role, the dynamic nature of noncoding alterations with respect to clonal progression of solid tumors remains unexplored. To address this gap in knowledge we performed multiregional whole genome sequencing and clonal analysis to elucidate the evolutionary dynamics of non-coding regions in pancreatic cancer relative to those of the coding genome. We find that the mutational burden of noncoding DNA is higher than coding DNA. However, when noncoding DNA was segregated into enhancer and non-enhancer regions, enhancers were more similar to coding DNA. Mutational signatures of noncoding and coding DNA further revealed the similar mutational spectra of enhancers to coding DNA whereas the mutational spectra of non-enhancer, noncoding DNA had an entirely different pattern. These findings shed light on the role of noncoding DNA in pancreatic cancer.

Summary Recent studies indicate that pancreatic cancer expression profiles are variable and largely reflect a classical or basal-type phenotype. We performed genetic sequencing, RNA-seq, and histologic review of multiregion sampled pancreatic cancers and found that squamous and squamoid features, indicators of poor prognosis, correlate with a “basal-like” expressional type. Cancers with squamous features were more likely to have truncal mutations in chromatin modifier genes and intercellular heterogeneity for MYC amplification that was associated with entosis. In most patients the basal phenotype coexisted with a glandular component, and phylogenetic studies indicated that it arose from a subclonal population in the tumor. These data provide a unifying paradigm for understanding the interrelationship of basal-type features, squamous histology, and somatic mutations in chromatin modifier genes in the context of the clonal evolution of pancreatic cancer.

Summary Somatic genetic heterogeneity resulting from post-zygotic DNA mutations is widespread in human tissues and can cause diseases, however few studies have investigated its role in neurodegenerative processes such as Alzheimer’s Disease (AD). Here we report the selective enrichment of microglia clones carrying pathogenic variants, that are not present in neuronal, glia/stromal cells, or blood, from patients with AD in comparison to age-matched controls. Notably, microglia-specific AD-associated variants preferentially target the MAPK pathway, including recurrent CBL ring-domain mutations. These variants activate ERK and drive a microglia transcriptional program characterized by a strong neuro-inflammatory response, both in vitro and in patients. Although the natural history of AD-associated microglial clones is difficult to establish in human, microglial expression of a MAPK pathway activating variant was previously shown to cause neurodegeneration in mice, suggesting that AD-associated neuroinflammatory microglial clones may contribute to the neurodegenerative process in patients. One-Sentence Summary A subset of Alzheimer Disease patients carry mutant microglia somatic clones which promote neuro-inflammation.

Surgery is the only curative option for Stage I/II pancreatic cancer, nonetheless most patients will recur after surgery and die of their disease. To identify novel opportunities for management of recurrent pancreatic cancer we performed whole exome or targeted sequencing of 10 resected primary cancers and matched intrapancreatic recurrences or distant metastases. We identified that adjuvant or first-line platinum therapy corresponds to an increased mutational burden of recurrent disease. Recurrent disease is enriched for mutations that activate Mapk/Erk and PI3K/AKT signaling and develops from a monophyletic or polyphyletic origin. Treatment induced genetic bottlenecks lead to a modified genetic landscape and subclonal heterogeneity for driver gene alterations in part due to intermetastatic seeding. In one patient what was believed to be recurrent disease was an independent (second) primary tumor. These findings advocate for combination therapies with immunotherapy and routine post-treatment sampling as a component of management of recurrent pancreatic cancer.

The malignant progression of multiple myeloma is characterized by the seeding of cancer cells in different anatomic sites followed by their clonal expansion. It has been demonstrated that this spatial evolution at varying anatomic sites is characterized by genomic heterogeneity. However, it is unclear whether each anatomic site at relapse reflects the expansion of pre-existing but previously undetected disease or secondary seeding from other sites. Furthermore, genomic evolution over time at spatially distinct sites of disease has not been investigated in a systematic manner. To address this, we interrogated 25 samples, by whole genome sequencing, collected at autopsy from 4 patients with relapsed multiple myeloma and demonstrated that each site had a unique evolutionary trajectory characterized by distinct single and complex structural variants and copy number changes. By analyzing the landscape of mutational signatures at these sites and for an additional set of 125 published whole exomes collected from 51 patients, we demonstrate the profound mutagenic effect of melphalan and platinum in relapsed multiple myeloma. Chemotherapy-related mutagenic processes are known to introduce hundreds of unique mutations in each surviving cancer cell. These mutations can be detectable by bulk sequencing only in cases of clonal expansion of a single cancer cell bearing the mutational signature linked to chemotherapy exposure thus representing a unique single-cell genomic barcode linked to a discrete time window in each patient life. We leveraged this concept to show that multiple myeloma systemic seeding is accelerated at clinical relapse and appears to be driven by the survival and subsequent expansion of a single myeloma cell following treatment with high dose melphalan therapy and autologous stem cell transplant.