Gliomas are the most common and malignant intracranial tumors in adults. Recent studies have revealed the significance of functional genomics for glioma pathophysiological studies and treatments. However, access to comprehensive genomic data and analytical platforms is often limited. Here, we developed the Chinese Glioma Genome Atlas (CGGA), a user-friendly data portal for the storage and interactive exploration of cross-omics data, including nearly 2000 primary and recurrent glioma samples from Chinese cohort. Currently, open access is provided to whole-exome sequencing data (286 samples), mRNA sequencing (1018 samples) and microarray data (301 samples), DNA methylation microarray data (159 samples), and microRNA microarray data (198 samples), and to detailed clinical information (age, gender, chemoradiotherapy status, WHO grade, histological type, critical molecular pathological information, and survival data). In addition, we have developed several tools for users to analyze the mutation profiles, mRNA/microRNA expression, and DNA methylation profiles, and to perform survival and gene correlation analyses of specific glioma subtypes. This database removes the barriers for researchers, providing rapid and convenient access to high-quality functional genomic data resources for biological studies and clinical applications. CGGA is available at http://www.cgga.org.cn.

Abstract Purpose: Glioma tissues consist of not only glioma cells but also glioma-associated nontumor cells, such as stromal cells and immune cells. These nontumor cells dilute the purity of glioma cells and play important roles in glioma biology. Currently, the implications of variation in glioma purity are not sufficiently clarified. Experimental Design: Here, tumor purity was inferred for 2,249 gliomas and 29 normal brain tissues from 5 cohorts. Based on the transcriptomic profiling method, we classified CGGA and TCGA-RNAseq cohorts as the RNAseq set for discovery. Cases from TCGA-microarray, REMBRANDT, and GSE16011 cohorts were grouped as a microarray set for validation. Tissues from the CGGA cohort were reviewed for histopathologic validation. Results: We found that glioma purity was highly associated with major clinical and molecular features. Low purity cases were more likely to be diagnosed as malignant entities and independently correlated with reduced survival time. Integrating glioma purity into prognostic nomogram significantly improved the predictive validity. Moreover, most recognized prognostic indicators were no longer significantly effective under different purity conditions. These results highlighted the clinical importance of glioma purity. Further analyses found distinct genomic patterns associated with glioma purity. Low purity cases were distinguished by enhanced immune phenotypes. Macrophages, microglia, and neutrophils were mutually associated and enriched in low purity gliomas, whereas only macrophages and neutrophils served as robust indicators for poor prognosis. Conclusions: Glioma purity and relevant nontumor cells within microenvironment confer important clinical, genomic, and biological implications, which should be fully valued for precise classification and clinical prediction. Clin Cancer Res; 23(20); 6279–91. ©2017 AACR.

Abstract A comprehensive characterization of non-tumor cells in the niches of primary glioblastoma is not fully established yet. This study aims to present an overview of tumor-infiltrating non-malignant cells in the complex microenvironment of glioblastoma with detailed characterizations of their prognostic effects. We curate 540 gene signatures covering a total of 64 non-tumor cell types. Cell type-specific expression patterns are interrogated by normalized enrichment score (NES) across four large gene expression profiling cohorts of glioblastoma with a total number of 967 cases. The GBMs in each cohort are hierarchically clustered into negative or positive immune response classes with significantly different overall survival. Our results show that astrocytes, macrophages, monocytes, NKTs, preadipocytes, smooth muscle cells, and MSC are risk factors, while CD8 T cells, CD8+ T cells, and plasma cells are protective factors. Moreover, we find that the immune system and organogenesis are uniformly enriched in negative immune response clusters, in contrast to the enrichment of nervous system in positive immune response clusters. Mesenchymal differentiation is also observed in the negative immune response clusters. High enrichment status of macrophages in negative immune response clusters are independently validated by analyzing scRNA-seq data from eight high-grade gliomas, revealing that negative immune response samples comprised 46.63% to 55.12% of macrophages, whereas positive immune response samples comprised only 1.70% to 8.12%, with IHC staining of samples from six short-term and six long-term survivors of GBMs confirming the results. Simple Summary The landscape of infiltrating non-tumor cells in glioblastoma niches remains unclear. In this study, we explore the enrichment status of a total of 64 non-tumor cell types predicted by applying 540 gene signatures curated from literature and normalized enrichment score (NES) across four large gene expression profiling cohorts of glioblastoma with 967 cases. Based on non-tumor cell type-based enrichment status, GBMs in each cohort are classified into positive or negative immune response clusters, showing a statistically significant different overall survival. Astrocytes, macrophages, monocytes, NKTs, preadipocytes, smooth muscle cells, and MSC are identified as risk factors, as well as protector factors of CD8 T cells, CD8+ T cells, and plasma cells. Our results also find that immune system- and organogenesis-related GO terms are uniformly enriched in negative immune response clusters, whereas positive immune response clusters are enriched with GO terms concerning the nervous system. The mesenchymal differentiation is observed in the negative immune response clusters. Particularly, the high presence of macrophages in the negative immune response clusters is further validated using scRNA-seq analysis and IHC staining of GBMs from independent cohorts.

Abstract Activating alterations of the MET gene are well-characterized oncogenic drivers, and MET inhibitors could successfully treat several tumor types with MET alterations, including gliomas with PTPRZ1-MET fusion. However, the full diversity and prevalence of MET alterations in gliomas are still lacking to accurately identify a subset of patients likely to benefit from MET inhibitor treatment. Here, we interrogated genomic profiles of 1,351 gliomas, and further identify 60 cases harboring MET alterations, including MET fusions and various MET exon skipping events. MET RNA alterations, but not MET amplification, are highly enriched in the secondary glioblastomas (sGBM) with significantly worse prognosis. Further molecular analysis has shown that MET RNA alterations acting an additive effects of MET overexpression are induced in the course of glioma evolution. In vitro and clinical studies indicate cells and patients harboring MET alterations have better response to MET inhibitors. Collectively, these data suggest that a subgroup of gliomas harboring MET alterations likely to have benefit from MET-targeted therapy.

Abstract Glioblastoma (GBM) is the most common brain tumor and is currently incurable. Primary GBM cultures are widely used tools for screening potentially therapeutic drugs; however, there is a lack of genomic and pharmacological characterization of these primary GBM cultures. Here, we collected 52 patient-derived glioma cell (PDGC) lines and characterized them through whole- genome sequencing (WGS), RNA-seq, and drug response screening. We identified three molecular subtypes among PDGCs: mesenchymal (MES), proneural (PN), and oxidative phosphorylation (OXPHOS). Upon profiling the responses of PDGCs to 214 drugs, we found that the PN subtype PDGCs were sensitive to tyrosine kinase inhibitors, whereas the OXPHOS subtype PDGCs were sensitive to histone deacetylase inhibitors, oxidative phosphorylation inhibitors, and HMG-CoA reductase inhibitors. PN and OXPHOS subtype PDGCs stably formed tumors in vivo upon intracranial transplantation into immunodeficient mice, while most MES subtype PDGCs were incapable of tumorigenesis in vivo . In addition, profiling and follow-up investigations showed that the serum-free culture system used for PDGCs enriched and propagated rare MYC/MYCN - amplified glioma cells. Our study provides a resource for understanding primary glioma cell cultures and aiding clinical translation. Significance Our study provides a resource for patient-derived glioma cell lines (PDGCs) on transcriptome, genome, drug response, and tumorigenic abilities. PDGCs are categorized into PN, MES, and OXPHOS subtypes, with MES-subtype PDGCs incapable of tumorigenesis in vivo . Notably, the serum-free culture system for PDGCs enriches glioma cells with MYC/MYCN amplification.

Gliomas are the most common and malignant intracranial tumours in adults. Recent studies have shown that functional genomics greatly aids in the understanding of the pathophysiology and therapy of glioma. However, comprehensive genomic data and analysis platforms are relatively limited. In this study, we developed the Chinese Glioma Genome Atlas (CGGA, http://www.cgga.org.cn), a user-friendly data portal for storage and interactive exploration of multi-dimensional functional genomic data that includes nearly 2,000 primary and recurrent glioma samples from Chinese cohorts. CGGA currently provides access to whole-exome sequencing (286 samples), messenger RNA sequencing (1,018 samples) and microarray (301 samples), DNA methylation microarray (159 samples), and microRNA microarray (198 samples) data, as well as detailed clinical data (e.g., WHO grade, histological type, critical molecular genetic information, age, sex, chemoradiotherapy status and survival data). In addition, we developed an analysis tool to allow users to browse mutational, mRNA/microRNA expression, and DNA methylation profiles and perform survival and correlation analyses of specific glioma subtypes. CGGA greatly reduces the barriers between complex functional genomic data and glioma researchers who seek rapid, intuitive, and high-quality access to data resources and enables researchers to use these immeasurable data sources for biological research and clinical application. Importantly, the free provision of data will allow researchers to quickly generate and provide data to the research community.

Glioblastoma (GBM) is the most common brain tumor and remains incurable. Primary GBM cultures are widely used tools for drug screening, but there is a lack of genomic and pharmacological characterization for these primary GBM cultures. Here, we collect 50 patient-derived glioma cell (PDGC) lines and characterize them by whole genome sequencing, RNA sequencing, and drug response screening. We identify three molecular subtypes among PDGCs: mesenchymal (MES), proneural (PN), and oxidative phosphorylation (OXPHOS). Drug response profiling reveals that PN subtype PDGCs are sensitive to tyrosine kinase inhibitors, whereas OXPHOS subtype PDGCs are sensitive to histone deacetylase inhibitors, oxidative phosphorylation inhibitors, and HMG-CoA reductase inhibitors. PN and OXPHOS subtype PDGCs stably form tumors in vivo upon intracranial transplantation into immunodeficient mice, whereas most MES subtype PDGCs fail to form tumors in vivo. In addition, PDGCs cultured by serum-free medium, especially long-passage PDGCs, carry MYC/MYCN amplification, which is rare in GBM patients. Our study provides a valuable resource for understanding primary glioma cell cultures and clinical translation and highlights the problems of serum-free PDGC culture systems that cannot be ignored. Patient-derived glioma cell (PDGC) cultures have been poorly characterized on a molecular level. Here, the authors analyze 50 PDGC lines from glioblastoma patients using multi-omics and drug screening; find molecular subtypes that are associated with drug response and prognosis, as well as a MYC/MYCN-amplification associated with serum-free culture.