We describe the landscape of somatic genomic alterations of 66 chromophobe renal cell carcinomas (ChRCCs) on the basis of multidimensional and comprehensive characterization, including mtDNA and whole-genome sequencing. The result is consistent that ChRCC originates from the distal nephron compared with other kidney cancers with more proximal origins. Combined mtDNA and gene expression analysis implicates changes in mitochondrial function as a component of the disease biology, while suggesting alternative roles for mtDNA mutations in cancers relying on oxidative phosphorylation. Genomic rearrangements lead to recurrent structural breakpoints within TERT promoter region, which correlates with highly elevated TERT expression and manifestation of kataegis, representing a mechanism of TERT upregulation in cancer distinct from previously observed amplifications and point mutations.

Madeleine Duvic, David Wheeler and colleagues present an integrated genomic analysis of Sézary syndrome. They identify recurrent alterations in key T cell signaling and differentiation genes and observe overexpression of IL32 and IL2RG in nearly all cases. Sézary syndrome is a rare leukemic form of cutaneous T cell lymphoma characterized by generalized redness, scaling, itching and increased numbers of circulating atypical T lymphocytes. It is rarely curable, with poor prognosis. Here we present a multiplatform genomic analysis of 37 patients with Sézary syndrome that implicates dysregulation of cell cycle checkpoint and T cell signaling. Frequent somatic alterations were identified in TP53, CARD11, CCR4, PLCG1, CDKN2A, ARID1A, RPS6KA1 and ZEB1. Activating CCR4 and CARD11 mutations were detected in nearly one-third of patients. ZEB1, encoding a transcription repressor essential for T cell differentiation, was deleted in over one-half of patients. IL32 and IL2RG were overexpressed in nearly all cases. Our results demonstrate profound disruption of key signaling pathways in Sézary syndrome and suggest potential targets for new therapies.

Abstract The newly emerged and rapidly spreading SARS-CoV-2 causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). To facilitate a deeper understanding of the viral biology we developed a capture sequencing methodology to generate SARS-CoV-2 genomic and transcriptome sequences from infected patients. We utilized an oligonucleotide probe-set representing the full-length genome to obtain both genomic and transcriptome (subgenomic open reading frames [ORFs]) sequences from 45 SARS-CoV-2 clinical samples with varying viral titers. For samples with higher viral loads (cycle threshold value under 33, based on the CDC qPCR assay) complete genomes were generated. Analysis of junction reads revealed regions of differential transcriptional activity and provided evidence of expression of ORF10. Heterogeneous allelic frequencies along the 20kb ORF1ab gene suggested the presence of a defective interfering viral RNA species subpopulation in one sample. The associated workflow is straightforward, and hybridization-based capture offers an effective and scalable approach for sequencing SARS-CoV-2 from patient samples.

Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of death in adults in the United States, yet the benefits of genetic testing are not universally accepted.We developed the "HeartCare" panel of genes associated with CVD, evaluating high-penetrance Mendelian conditions, coronary artery disease (CAD) polygenic risk, LPA gene polymorphisms, and specific pharmacogenetic (PGx) variants. We enrolled 709 individuals from cardiology clinics at Baylor College of Medicine, and samples were analyzed in a CAP/CLIA-certified laboratory. Results were returned to the ordering physician and uploaded to the electronic medical record.Notably, 32% of patients had a genetic finding with clinical management implications, even after excluding PGx results, including 9% who were molecularly diagnosed with a Mendelian condition. Among surveyed physicians, 84% reported medical management changes based on these results, including specialist referrals, cardiac tests, and medication changes. LPA polymorphisms and high polygenic risk of CAD were found in 20% and 9% of patients, respectively, leading to diet, lifestyle, and other changes. Warfarin and simvastatin pharmacogenetic variants were present in roughly half of the cohort.Our results support the use of genetic information in routine cardiovascular health management and provide a roadmap for accompanying research.

Ever larger Structural Variant (SV) catalogs highlighting the diversity within and between populations help researchers better understand the links between SVs and disease. The identification of SVs from DNA sequence data is non-trivial and requires a balance between comprehensiveness and precision. Here we present a catalog of 355,667 SVs (59.34% novel) across autosomes and the X chromosome (50bp+) from 138,134 individuals in the diverse TOPMed consortium. We describe our methodologies for SV inference resulting in high variant quality and >90% allele concordance compared to long-read de-novo assemblies of well-characterized control samples. We demonstrate utility through significant associations between SVs and important various cardio-metabolic and hemotologic traits. We have identified 690 SV hotspots and deserts and those that potentially impact the regulation of medically relevant genes. This catalog characterizes SVs across multiple populations and will serve as a valuable tool to understand the impact of SV on disease development and progression.

Abstract Background The Syrian hamster ( Mesocricetus auratus ) has been suggested as a useful mammalian model for a variety of diseases and infections, including infection with respiratory viruses such as SARS-CoV-2. The MesAur1.0 genome assembly was generated in 2013 using whole-genome shotgun sequencing with short-read sequence data. Current more advanced sequencing technologies and assembly methods now permit the generation of near-complete genome assemblies with higher quality and greater continuity. Findings Here, we report an improved assembly of the M. auratus genome (BCM_Maur_2.0) using Oxford Nanopore Technologies long-read sequencing to produce a chromosome-scale assembly. The total length of the new assembly is 2.46 Gbp, similar to the 2.50 Gbp length of a previous assembly of this genome, MesAur1.0. BCM_Maur_2.0 exhibits significantly improved continuity with a scaffold N50 that is 6.7 times greater than MesAur1.0. Furthermore, 21,616 protein coding genes and 10,459 noncoding genes are annotated in BCM_Maur_2.0 compared to 20,495 protein coding genes and 4,168 noncoding genes in MesAur1.0. This new assembly also improves the unresolved regions as measured by nucleotide ambiguities, where approximately 17.11% of bases in MesAur1.0 were unresolved compared to BCM_Maur_2.0 in which the number of unresolved bases is reduced to 3.00%. Conclusions Access to a more complete reference genome with improved accuracy and continuity will facilitate more detailed, comprehensive, and meaningful research results for a wide variety of future studies using Syrian hamsters as models.

Abstract Purpose Genomic medicine holds great promise for improving healthcare, but integrating searchable and actionable genetic data into electronic health records remains a challenge. Here, we describe Neptune, a system for managing the interaction between a clinical laboratory and an electronic health record system. Methods We developed Neptune and applied it to two clinical sequencing projects that required report customization, variant reanalysis and EHR integration. Results Neptune enabled the analysis of data for generation of and delivery to EHR systems of over 15,000 clinical genomic reports. These projects demanded customizable clinical reports that contained a variety of genetic data types including SNVs, CNVs, pharmacogenomics and polygenic risk scores. Two variant reanalysis activities were also supported, highlighting this important workflow. Conclusions Methods are needed for delivering structured genetic data to EHRs. This need extends beyond developing data formats to providing infrastructure that manages the reporting process itself. Neptune was successfully applied on two high-throughput clinical sequencing projects to build and deliver clinical reports to EHR systems. The software is open and available at https://gitlab.com/bcm-hgsc/neptune .

Abstract We describe the epidemiology and clinical characteristics of 29 patients with cancer and diarrhea in whom Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) was initially identified by GI BioFire panel multiplex. E. coli strains were successfully isolated from fecal cultures in 14 of 29 patients. Six of the 14 strains were identified as EAEC and 8 belonged to other diverse E. coli groups of unknown pathogenesis. We investigated these strains by their adherence to human intestinal organoids, cytotoxic responses, antibiotic resistance profile, full sequencing of their genomes, and annotation of their functional virulome. Interestingly, we discovered novel and enhanced adherence and aggregative patterns for several diarrheagenic pathotypes that were not previously seen when co-cultured with immortalized cell lines. EAEC isolates displayed exceptional adherence and aggregation to human colonoids compared not only to diverse GI E. coli , but also compared to prototype strains of other diarrheagenic E. coli . Some of the diverse E. coli strains that could not be classified as a conventional pathotype also showed an enhanced aggregative and cytotoxic response. Notably, we found a high carriage rate of antibiotic resistance genes in both EAEC strains and diverse GI E. coli isolates and observed a positive correlation between adherence to colonoids and the number of metal acquisition genes carried in both EAEC and the diverse E. coli strains. This work indicates that E. coli from cancer patients constitute strains of remarkable pathotypic and genomic divergence, including strains of unknown disease etiology with unique virulomes. Future studies will allow for the opportunity to re-define E. coli pathotypes with greater diagnostic accuracy and into more clinically relevant groupings.

Abstract Background Cryptosporidium parvum is an apicomplexan parasite commonly found across many host species with a global infection prevalence in human populations of 7.6%. As such, it is important to understand the diversity and genomic makeup of this prevalent parasite to fight established infections and prohibit further transmission. The basis of every genomic study is a high quality reference genome that has continuity and completeness, thus enabling comprehensive comparative studies. Findings Here, we provide a highly accurate and complete reference genome of Cryptosporidium parvum . The assembly is based on Oxford Nanopore reads and was improved using Illumina reads for error correction. We also outline how to evaluate and choose from different assembly methods based on two main approaches that can be applied to other Cryptosporidium species. The assembly encompasses 8 chromosomes and includes 13 telomeres that were resolved. Overall, the assembly shows a high completion rate with 98.4% single copy BUSCO genes. Conclusions This high quality reference genome of a zoonotic IIaA17G2R1 C. parvum subtype isolate provides the basis for subsequent comparative genomic studies across the Cryptosporidium clade. This will enable improved understanding of diversity, functional and association studies.