Human cancer cells typically harbour multiple chromosomal aberrations, nucleotide substitutions and epigenetic modifications that drive malignant transformation. The Cancer Genome Atlas (TCGA) pilot project aims to assess the value of large-scale multi-dimensional analysis of these molecular characteristics in human cancer and to provide the data rapidly to the research community. Here we report the interim integrative analysis of DNA copy number, gene expression and DNA methylation aberrations in 206 glioblastomas—the most common type of adult brain cancer—and nucleotide sequence aberrations in 91 of the 206 glioblastomas. This analysis provides new insights into the roles of ERBB2, NF1 and TP53, uncovers frequent mutations of the phosphatidylinositol-3-OH kinase regulatory subunit gene PIK3R1, and provides a network view of the pathways altered in the development of glioblastoma. Furthermore, integration of mutation, DNA methylation and clinical treatment data reveals a link between MGMT promoter methylation and a hypermutator phenotype consequent to mismatch repair deficiency in treated glioblastomas, an observation with potential clinical implications. Together, these findings establish the feasibility and power of TCGA, demonstrating that it can rapidly expand knowledge of the molecular basis of cancer. The Cancer Genome Atlas, a large-scale genomics project to catalogue cancer-linked mutations, is starting to produce results. Glioblastoma, the most common brain cancer, was the first target for the project and the initial results, published AOP on 4 September, are now in print. Genes newly implicated in glioblastoma include tumour suppressors (NF1, RB1, ATM and APC) and several tyrosine kinase genes. Glioblastoma is extremely resistant to therapy, hence the potential importance of the development of a possible model system. Zheng et al. report that mice lacking the tumour suppressors p53 and Pten develop tumours resembling human glioblastomas, associated with increased Myc protein levels. As well as offering a potential system for testing therapeutics, this points to c-Myc as a possible drug target. With a comprehensive analysis of sequencing data, DNA copy number, gene expression and DNA methylation in a large number of human glioblastomas, The Cancer Genome Atlas project initiative provides a broad overview of the genes and pathways that are altered in this cancer type.

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.

Liver cancer has the second highest worldwide cancer mortality rate and has limited therapeutic options. We analyzed 363 hepatocellular carcinoma (HCC) cases by whole-exome sequencing and DNA copy number analyses, and we analyzed 196 HCC cases by DNA methylation, RNA, miRNA, and proteomic expression also. DNA sequencing and mutation analysis identified significantly mutated genes, including LZTR1, EEF1A1, SF3B1, and SMARCA4. Significant alterations by mutation or downregulation by hypermethylation in genes likely to result in HCC metabolic reprogramming (ALB, APOB, and CPS1) were observed. Integrative molecular HCC subtyping incorporating unsupervised clustering of five data platforms identified three subtypes, one of which was associated with poorer prognosis in three HCC cohorts. Integrated analyses enabled development of a p53 target gene expression signature correlating with poor survival. Potential therapeutic targets for which inhibitors exist include WNT signaling, MDM4, MET, VEGFA, MCL1, IDH1, TERT, and immune checkpoint proteins CTLA-4, PD-1, and PD-L1.

Pancreatic cancer is a highly lethal malignancy with few effective therapies. We performed exome sequencing and copy number analysis to define genomic aberrations in a prospectively accrued clinical cohort (n = 142) of early (stage I and II) sporadic pancreatic ductal adenocarcinoma. Detailed analysis of 99 informative tumours identified substantial heterogeneity with 2,016 non-silent mutations and 1,628 copy-number variations. We define 16 significantly mutated genes, reaffirming known mutations (KRAS, TP53, CDKN2A, SMAD4, MLL3, TGFBR2, ARID1A and SF3B1), and uncover novel mutated genes including additional genes involved in chromatin modification (EPC1 and ARID2), DNA damage repair (ATM) and other mechanisms (ZIM2, MAP2K4, NALCN, SLC16A4 and MAGEA6). Integrative analysis with in vitro functional data and animal models provided supportive evidence for potential roles for these genetic aberrations in carcinogenesis. Pathway-based analysis of recurrently mutated genes recapitulated clustering in core signalling pathways in pancreatic ductal adenocarcinoma, and identified new mutated genes in each pathway. We also identified frequent and diverse somatic aberrations in genes described traditionally as embryonic regulators of axon guidance, particularly SLIT/ROBO signalling, which was also evident in murine Sleeping Beauty transposon-mediated somatic mutagenesis models of pancreatic cancer, providing further supportive evidence for the potential involvement of axon guidance genes in pancreatic carcinogenesis. Exome sequencing and copy number analysis are used to define genomic aberrations in early sporadic pancreatic ductal adenocarcinoma; among the findings are mutations in genes involved in chromatin modification and DNA damage repair, and frequent and diverse somatic aberrations in genes known as embryonic regulators of axon guidance. This large-scale study presents exome sequencing and copy number variant analysis from 142 patients with pancreatic ductal adenocarcinoma, the most common form of pancreatic cancer. Among the findings are mutations in genes involved in chromatin modification and DNA damage repair, not previously implicated in this disease. Importantly, the data show that abnormal expression of genes involved in slit and semaphorin signalling is associated with poor patient survival, and in animal models was associated with disease development and progression.

The rhesus macaque ( Macaca mulatta ) is an abundant primate species that diverged from the ancestors of Homo sapiens about 25 million years ago. Because they are genetically and physiologically similar to humans, rhesus monkeys are the most widely used nonhuman primate in basic and applied biomedical research. We determined the genome sequence of an Indian-origin Macaca mulatta female and compared the data with chimpanzees and humans to reveal the structure of ancestral primate genomes and to identify evidence for positive selection and lineage-specific expansions and contractions of gene families. A comparison of sequences from individual animals was used to investigate their underlying genetic diversity. The complete description of the macaque genome blueprint enhances the utility of this animal model for biomedical research and improves our understanding of the basic biology of the species.

Tribolium castaneum is a member of the most species-rich eukaryotic order, a powerful model organism for the study of generalized insect development, and an important pest of stored agricultural products. We describe its genome sequence here. This omnivorous beetle has evolved the ability to interact with a diverse chemical environment, as shown by large expansions in odorant and gustatory receptors, as well as P450 and other detoxification enzymes. Development in Tribolium is more representative of other insects than is Drosophila, a fact reflected in gene content and function. For example, Tribolium has retained more ancestral genes involved in cell–cell communication than Drosophila, some being expressed in the growth zone crucial for axial elongation in short-germ development. Systemic RNA interference in T. castaneum functions differently from that in Caenorhabditis elegans, but nevertheless offers similar power for the elucidation of gene function and identification of targets for selective insect control. The red flour beetle Tribolium castaneum is a common pest: a type of 'bran bug', it targets cereal products, including grain, flour and rice bran. It is also a commonly used laboratory model, combining the ease of systematic RNA interference experiments such as those used with the nematode worm C. elegans with a biology that is more representative of most insects than even Drosophila. This weeks sees the publication by the Tribolium Genome Sequencing Consortium of the genomic sequence of T. castaneum. This is the first beetle genome to be published, and it will be a valuable resource for insect development studies and pest biology. The beetle Tribolium castaneum is a commonly used laboratory model, combining the ease of systematic RNAi experiments like those in Caenorhabditis elegans, with biology that is more representative of most insects than Drosophila melanogaster. A large consortium has sequenced and analysed the genome of the red flour beetle, creating a resource for biologists everywhere.

Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Parasitoid Wasp Genomes Parasitoid wasps, which prey on and reproduce in host insect species, play important roles in plant herbivore interactions, and may provide valuable tools in the biological control of pest species. The Nasonia Genome Working Group (p. 343 ; see the news story by Pennisi ) presents the genome of three very closely related species: Nasonia vitripennis, N. giraulti , and N. longicornis . The findings document rapid evolution between a host and endosymbiont that can cause nuclear-cytoplasmic incompatibilities that may affect speciation.

Whole-genome sequencing may revolutionize medical diagnostics through rapid identification of alleles that cause disease. However, even in cases with simple patterns of inheritance and unambiguous diagnoses, the relationship between disease phenotypes and their corresponding genetic changes can be complicated. Comprehensive diagnostic assays must therefore identify all possible DNA changes in each haplotype and determine which are responsible for the underlying disorder. The high number of rare, heterogeneous mutations present in all humans and the paucity of known functional variants in more than 90% of annotated genes make this challenge particularly difficult. Thus, the identification of the molecular basis of a genetic disease by means of whole-genome sequencing has remained elusive. We therefore aimed to assess the usefulness of human whole-genome sequencing for genetic diagnosis in a patient with Charcot–Marie–Tooth disease.