Accurate pathological diagnosis is crucial for optimal management of patients with cancer. For the approximately 100 known tumour types of the central nervous system, standardization of the diagnostic process has been shown to be particularly challenging-with substantial inter-observer variability in the histopathological diagnosis of many tumour types. Here we present a comprehensive approach for the DNA methylation-based classification of central nervous system tumours across all entities and age groups, and demonstrate its application in a routine diagnostic setting. We show that the availability of this method may have a substantial impact on diagnostic precision compared to standard methods, resulting in a change of diagnosis in up to 12% of prospective cases. For broader accessibility, we have designed a free online classifier tool, the use of which does not require any additional onsite data processing. Our results provide a blueprint for the generation of machine-learning-based tumour classifiers across other cancer entities, with the potential to fundamentally transform tumour pathology.

A previous placebo-controlled trial has shown that biodegradable 1,3-bis (2-chloroethyl)-1-nitrosourea (BCNU) wafers (Gliadel wafers) prolong survival in patients with recurrent glioblastoma multiforme. A previously completed phase 3 trial, also placebo controlled, in 32 patients with newly diagnosed malignant glioma also demonstrated a survival benefit in those patients treated with BCNU wafers. Because of the small number of patients in that trial, a larger phase 3 trial was performed to confirm these results. Two hundred forty patients were randomized to receive either BCNU or placebo wafers at the time of primary surgical resection; both groups were treated with external beam radiation postoperatively. The two groups were similar for age, sex, Karnofsky performance status (KPS), and tumor histology. Median survival in the intent-to-treat group was 13.9 months for the BCNU wafer-treated group and 11.6 months for the placebo-treated group (log-rank P-value stratified by country = 0.03), with a 29% reduction in the risk of death in the treatment group. When adjusted for factors affecting survival, the treatment effect remained positive with a risk reduction of 28% (P = 0.03). Time to decline in KPS and in 10/11 neuroperformance measures was statistically significantly prolonged in the BCNU wafer-treated group (P ≤ 0.05). Adverse events were comparable for the 2 groups, except for CSF leak (5% in the BCNU wafer-treated group vs. 0.8% in the placebo-treated group) and intracranial hypertension (9.1% in the BCNU wafer-treated group vs. 1.7% in the placebo group). This study confirms that local chemotherapy with BCNU wafers is well tolerated and offers a survival benefit to patients with newly diagnosed malignant glioma.

WHO grading of human brain tumors extends beyond a strictly histological grading system by providing a basis predictive for the clinical behavior of the respective neoplasm. For example, patients with glioblastoma WHO grade IV usually show a less favorable clinical course and receive more aggressive first-line treatment than patients with anaplastic astrocytoma WHO grade III. Here we provide evidence that the IDH1 status is more prognostic for overall survival than standard histological criteria that differentiate high-grade astrocytomas. We sequenced the isocitrate dehydrogenase 1 gene (IDH1) at codon 132 in 382 patients with anaplastic astrocytoma and glioblastoma from the NOA-04 trial and from a prospective translational cohort study of the German Glioma Network. Patients with anaplastic astrocytomas carried IDH1 mutations in 60%, and patients with glioblastomas in 7.2%. IDH1 was the most prominent single prognostic factor (RR 2.7; 95% CI 1.6–4.5) followed by age, diagnosis and MGMT. The sequence from more favorable to poorer outcome was (1) anaplastic astrocytoma with IDH1 mutation, (2) glioblastoma with IDH1 mutation, (3) anaplastic astrocytoma without IDH1 mutation and (4) glioblastoma without IDH1 mutation (p < 0.0001). In this combined set of anaplastic astrocytomas and glioblastomas both, IDH1 mutation and IDH1 expression status were of greater prognostic relevance than histological diagnosis according to the current WHO classification system. Our data indicate that much of the prognostic significance of patient age is due to the predominant occurrence of IDH1 mutations in younger patients. Immunohistochemistry using a mutation-specific antibody recognizing the R132H mutation yielded similar results. We propose to complement the current WHO classification and grading of high-grade astrocytic gliomas by the IDH1 mutation status and to use this combined histological and molecular classification in future clinical trials.

NovoTTF-100A is a portable device delivering low-intensity, intermediate frequency electric fields via non-invasive, transducer arrays. Tumour Treatment Fields (TTF), a completely new therapeutic modality in cancer treatment, physically interfere with cell division.Phase III trial of chemotherapy-free treatment of NovoTTF (20-24h/day) versus active chemotherapy in the treatment of patients with recurrent glioblastoma. Primary end-point was improvement of overall survival.Patients (median age 54 years (range 23-80), Karnofsky performance status 80% (range 50-100) were randomised to TTF alone (n=120) or active chemotherapy control (n=117). Number of prior treatments was two (range 1-6). Median survival was 6.6 versus 6.0 months (hazard ratio 0.86 [95% CI 0.66-1.12]; p=0.27), 1-year survival rate was 20% and 20%, progression-free survival rate at 6 months was 21.4% and 15.1% (p=0.13), respectively in TTF and active control patients. Responses were more common in the TTF arm (14% versus 9.6%, p=0.19). The TTF-related adverse events were mild (14%) to moderate (2%) skin rash beneath the transducer arrays. Severe adverse events occurred in 6% and 16% (p=0.022) of patients treated with TTF and chemotherapy, respectively. Quality of life analyses favoured TTF therapy in most domains.This is the first controlled trial evaluating an entirely novel cancer treatment modality delivering electric fields rather than chemotherapy. No improvement in overall survival was demonstrated, however efficacy and activity with this chemotherapy-free treatment device appears comparable to chemotherapy regimens that are commonly used for recurrent glioblastoma. Toxicity and quality of life clearly favoured TTF.

Background The WHO classification of brain tumours describes 15 subtypes of meningioma. Nine of these subtypes are allotted to WHO grade I, and three each to grade II and grade III. Grading is based solely on histology, with an absence of molecular markers. Although the existing classification and grading approach is of prognostic value, it harbours shortcomings such as ill-defined parameters for subtypes and grading criteria prone to arbitrary judgment. In this study, we aimed for a comprehensive characterisation of the entire molecular genetic landscape of meningioma to identify biologically and clinically relevant subgroups. Methods In this multicentre, retrospective analysis, we investigated genome-wide DNA methylation patterns of meningiomas from ten European academic neuro-oncology centres to identify distinct methylation classes of meningiomas. The methylation classes were further characterised by DNA copy number analysis, mutational profiling, and RNA sequencing. Methylation classes were analysed for progression-free survival outcomes by the Kaplan-Meier method. The DNA methylation-based and WHO classification schema were compared using the Brier prediction score, analysed in an independent cohort with WHO grading, progression-free survival, and disease-specific survival data available, collected at the Medical University Vienna (Vienna, Austria), assessing methylation patterns with an alternative methylation chip. Findings We retrospectively collected 497 meningiomas along with 309 samples of other extra-axial skull tumours that might histologically mimic meningioma variants. Unsupervised clustering of DNA methylation data clearly segregated all meningiomas from other skull tumours. We generated genome-wide DNA methylation profiles from all 497 meningioma samples. DNA methylation profiling distinguished six distinct clinically relevant methylation classes associated with typical mutational, cytogenetic, and gene expression patterns. Compared with WHO grading, classification by individual and combined methylation classes more accurately identifies patients at high risk of disease progression in tumours with WHO grade I histology, and patients at lower risk of recurrence among WHO grade II tumours (p=0·0096) from the Brier prediction test). We validated this finding in our independent cohort of 140 patients with meningioma. Interpretation DNA methylation-based meningioma classification captures clinically more homogenous groups and has a higher power for predicting tumour recurrence and prognosis than the WHO classification. The approach presented here is potentially very useful for stratifying meningioma patients to observation-only or adjuvant treatment groups. We consider methylation-based tumour classification highly relevant for the future diagnosis and treatment of meningioma. Funding German Cancer Aid, Else Kröner-Fresenius Foundation, and DKFZ/Heidelberg Institute of Personalized Oncology/Precision Oncology Program.

Purpose The prognostic value of genetic alterations characteristic of glioblastoma in patients treated according to present standards of care is unclear. Patients and Methods Three hundred one patients with glioblastoma were prospectively recruited between October 2004 and December 2006 at the clinical centers of the German Glioma Network. Two hundred fifty-eight patients had radiotherapy, 199 patients had temozolomide, 189 had both, and seven had another chemotherapy as the initial treatment. The tumors were investigated for TP53 mutation, p53 immunoreactivity, epidermal growth factor receptor, cyclin-dependent kinase CDK 4 or murine double minute 2 amplification, CDKN2A homozygous deletion, allelic losses on chromosome arms 1p, 9p, 10q, and 19q, O 6 -methylguanine methyltransferase (MGMT) promoter methylation, and isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) mutations. Results Median progression-free (PFS) and overall survival (OS) were 6.8 and 12.5 months. Multivariate analysis revealed younger age, higher performance score, MGMT promoter methylation, and temozolomide radiochemotherapy as independent factors associated with longer OS. MGMT promoter methylation was associated with longer PFS (relative risk [RR], 0.5; 95% CI, 0.38 to 0.68; P < .001) and OS (RR, 0.39; 95% CI, 0.28 to 0.54; P < .001) in patients receiving temozolomide. IDH1 mutations were associated with prolonged PFS (RR, 0.42; 95% CI, 0.19 to 0.91; P = .028) and a trend for prolonged OS (RR, 0.43; 95% CI, 0.15 to 1.19; P = .10). No other molecular factor was associated with outcome. Conclusion Molecular changes associated with gliomagenesis do not predict response to therapy in glioblastoma patients managed according to current standards of care. MGMT promoter methylation and IDH1 mutational status allow for stratification into prognostically distinct subgroups.

Summary

 The neural stem cell marker CD133 is reported to identify cells within glioblastoma (GBM) that can initiate neurosphere growth and tumor formation; however, instances of CD133⁻ cells exhibiting similar properties have also been reported. Here, we show that some PTEN-deficient GBM tumors produce a series of CD133⁺ and CD133⁻ self-renewing tumor-initiating cell types and provide evidence that these cell types constitute a lineage hierarchy. Our results show that the capacities for self-renewal and tumor initiation in GBM need not be restricted to a uniform population of stemlike cells, but can be shared by a lineage of self-renewing cell types expressing a range of markers of forebrain lineage.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is an important mediator of the intense angiogenesis which is characteristic of glioblastoma. While genetic manipulation of VEGF/VEGF receptor expression has previously been shown to inhibit glioblastoma growth, to date, no study has examined the efficacy of pharmacologic blockade of VEGF activity as a means to inhibit intracranial growth of human glioblastoma. Using intraperitoneal administration of a neutralizing anti-VEGF antibody, we demonstrate that inhibition of VEGF significantly prolongs survival in athymic rats inoculated in the basal ganglia with G55 human glioblastoma cells. Systemic anti-VEGF inhibition causes decreased tumor vascularity as well as a marked increase in tumor cell apoptosis in intracranial tumors. Although intracranial glioblastoma tumors grow more slowly as a consequence of anti-VEGF treatment, the histologic pattern of growth suggests that these tumors adapt to inhibition of angiogenesis by increased infiltration and cooption of the host vasculature.

Abstract Background Standard therapy for glioblastoma includes surgery, radiotherapy, and temozolomide. This Phase 3 trial evaluates the addition of an autologous tumor lysate-pulsed dendritic cell vaccine (DCVax ® -L) to standard therapy for newly diagnosed glioblastoma. Methods After surgery and chemoradiotherapy, patients were randomized (2:1) to receive temozolomide plus DCVax-L (n = 232) or temozolomide and placebo (n = 99). Following recurrence, all patients were allowed to receive DCVax-L, without unblinding. The primary endpoint was progression free survival (PFS); the secondary endpoint was overall survival (OS). Results For the intent-to-treat (ITT) population (n = 331), median OS (mOS) was 23.1 months from surgery. Because of the cross-over trial design, nearly 90% of the ITT population received DCVax-L. For patients with methylated MGMT (n = 131), mOS was 34.7 months from surgery, with a 3-year survival of 46.4%. As of this analysis, 223 patients are ≥ 30 months past their surgery date; 67 of these (30.0%) have lived ≥ 30 months and have a Kaplan-Meier (KM)-derived mOS of 46.5 months. 182 patients are ≥ 36 months past surgery; 44 of these (24.2%) have lived ≥ 36 months and have a KM-derived mOS of 88.2 months. A population of extended survivors (n = 100) with mOS of 40.5 months, not explained by known prognostic factors, will be analyzed further. Only 2.1% of ITT patients (n = 7) had a grade 3 or 4 adverse event that was deemed at least possibly related to the vaccine. Overall adverse events with DCVax were comparable to standard therapy alone. Conclusions Addition of DCVax-L to standard therapy is feasible and safe in glioblastoma patients, and may extend survival. Trial registration Funded by Northwest Biotherapeutics; Clinicaltrials.gov number: NCT00045968; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00045968?term=NCT00045968&rank=1 ; initially registered 19 September 2002

Glioblastoma can suppress immunity by using surface PD-L1 on extracellular vesicles to block T cell receptor–mediated T cell activation.