The incidence of acute myeloid leukaemia (AML) increases with age and mortality exceeds 90% when diagnosed after age 65. Most cases arise without any detectable early symptoms and patients usually present with the acute complications of bone marrow failure1. The onset of such de novo AML cases is typically preceded by the accumulation of somatic mutations in preleukaemic haematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) that undergo clonal expansion2,3. However, recurrent AML mutations also accumulate in HSPCs during ageing of healthy individuals who do not develop AML, a phenomenon referred to as age-related clonal haematopoiesis (ARCH)4–8. Here we use deep sequencing to analyse genes that are recurrently mutated in AML to distinguish between individuals who have a high risk of developing AML and those with benign ARCH. We analysed peripheral blood cells from 95 individuals that were obtained on average 6.3 years before AML diagnosis (pre-AML group), together with 414 unselected age- and gender-matched individuals (control group). Pre-AML cases were distinct from controls and had more mutations per sample, higher variant allele frequencies, indicating greater clonal expansion, and showed enrichment of mutations in specific genes. Genetic parameters were used to derive a model that accurately predicted AML-free survival; this model was validated in an independent cohort of 29 pre-AML cases and 262 controls. Because AML is rare, we also developed an AML predictive model using a large electronic health record database that identified individuals at greater risk. Collectively our findings provide proof-of-concept that it is possible to discriminate ARCH from pre-AML many years before malignant transformation. This could in future enable earlier detection and monitoring, and may help to inform intervention. Individuals who are at high risk of developing acute myeloid leukaemia can be identified years before diagnosis using genetic information from blood samples.

Pediatric and adult kidney tumors differ Understanding tumor origins and the similarities and differences between organ-specific cancers is important for determining treatment options. Young et al. generated more than 72,000 single-cell transcriptomes from healthy and cancerous human kidneys. From these data, they determined that Wilms tumor, a pediatric kidney cancer, originates from aberrant fetal cells, whereas adult kidney cancers are likely derived from a specific subtype of proximal convoluted tubular cell. Science , this issue p. 594

Immune landscape of the human kidney Single-cell RNA sequencing has begun to shed light on the full cellular diversity of specific organs. However, these studies rarely examine organ-specific immune cells. Stewart et al. sequenced healthy adult and fetal kidney samples at a single-cell level to define the heterogeneity in epithelial, myeloid, and lymphoid cells. From this dataset, they identified zonation of cells, with relevance to disease and the varied perturbations that occur in different tumor settings. This profiling of the human kidney generates a comprehensive census of existing cell populations that will help inform the diagnosis and treatment of kidney-related diseases. Science , this issue p. 1461

Abstract Osteosarcoma is a primary malignancy of bone that affects children and adults. Here, we present the largest sequencing study of osteosarcoma to date, comprising 112 childhood and adult tumours encompassing all major histological subtypes. A key finding of our study is the identification of mutations in insulin-like growth factor (IGF) signalling genes in 8/112 (7%) of cases. We validate this observation using fluorescence in situ hybridization (FISH) in an additional 87 osteosarcomas, with IGF1 receptor ( IGF1R ) amplification observed in 14% of tumours. These findings may inform patient selection in future trials of IGF1R inhibitors in osteosarcoma. Analysing patterns of mutation, we identify distinct rearrangement profiles including a process characterized by chromothripsis and amplification. This process operates recurrently at discrete genomic regions and generates driver mutations. It may represent an age-independent mutational mechanism that contributes to the development of osteosarcoma in children and adults alike.

Abstract Infant B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) has not followed the increasing trend towards cure seen in other childhood B-ALLs. The prognosis for infants with KMT2A gene fusions is especially poor, and the origins of this aggressive leukemia remain unknown. Here, we investigated the developmental state of KMT2A -rearranged infant B-ALL within hematopoietic hierarchies of human fetal bone marrow, using bulk mRNA meta-analysis of childhood leukemia and examination of single lymphoblast transcriptomes. KMT2A -rearranged infant B-ALL was uniquely dominated by an early lymphocyte precursor (ELP) state. Direct comparison of infant lymphoblasts with ELP cells distilled the core oncogenic transcriptome of cancer cells which harboured potentially targetable hybrid myeloid-lymphoid features. Overall our quantitative molecular analyses demonstrate a distinct developmental state of KMT2A -rearranged infant B-ALL.

Anaplastic meningioma is a rare and aggressive brain tumor characterised by intractable recurrences and dismal outcomes. Here, we present an integrated analysis of the whole genome, transcriptome and methylation profiles of primary and recurrent anaplastic meningioma. A key finding was the delineation of two distinct molecular subgroups that were associated with diametrically opposed survival outcomes. Relative to lower grade meningiomas, anaplastic tumors harbored frequent driver mutations in SWI/SNF complex genes, which were confined to the poor prognosis subgroup. Our analyses discern two biologically distinct variants of anaplastic meningioma with potential prognostic and therapeutic significance.

ABSTRACT The landscapes of somatic mutation in normal cells inform on the processes of mutation and selection operative throughout life, permitting insight into normal ageing and the earliest stages of cancer development. Here, by whole-genome sequencing of 238 microdissections from 30 individuals, including 18 with gastric cancer, we elucidate the developmental trajectories of normal and malignant gastric epithelium. We find that gastric glands are units of monoclonal cell populations which accrue ∼28 somatic single nucleotide variants per year, predominantly attributable to endogenous mutational processes. In individuals with gastric cancer, glands often show elevated mutation burdens due to acceleration of mutational processes linked to proliferation and oxidative damage. These hypermutant glands were primarily detected in the gastric antrum and were mostly associated with chronic inflammation and intestinal metaplasia, known cancer risk factors. Unusually for normal cells, gastric epithelial cells often carry recurrent trisomies of specific chromosomes, which are highly enriched in a subset of individuals. Surveying approximately 8,000 gastric glands by targeted sequencing, we found somatic driver mutations in a distinctive repertoire of known cancer genes, including ARID1A, CTNNB1, KDM6A and ARID1B . Their prevalence increases with age to occupy approximately 5% of the gastric epithelial lining by age 60 years. Our findings provide insights into the intrinsic and extrinsic influences on somatic evolution in the gastric epithelium, in healthy, precancerous and malignant states.