Abstract Neuroblastoma is an embryonal childhood cancer that arises from aberrant development of the neural crest, mostly within the fetal adrenal medulla. It is not established what developmental processes neuroblastoma cancer cells represent. Here, we sought to reveal the phenotype of neuroblastoma cancer cells by comparing cancer (n=16,591) with fetal adrenal single cell transcriptomes (n=57,972). Our principal finding was that the neuroblastoma cancer cell resembled fetal sympathoblasts, but no other fetal adrenal cell type. The sympathoblastic state was a universal feature of neuroblastoma cells, transcending cell cluster diversity, individual patients and clinical phenotypes. We substantiated our findings in 652 neuroblastoma bulk transcriptomes and by integrating canonical features of the neuroblastoma genome with transcriptional signals. Overall, our observations indicate that there exists a pan-neuroblastoma cancer cell state which may be an attractive target for novel therapeutic avenues.

Summary Rhabdomyosarcomas (RMS) are mesenchyme-derived tumors and the most common childhood soft tissue sarcomas. Treatment is intense, with a nevertheless poor prognosis for high-risk patients. Discovery of new therapies would benefit from additional preclinical models. Here we describe the generation of a collection of pediatric RMS tumor organoid (tumoroid) models comprising all major subtypes. For aggressive tumors, tumoroid models can often be established within four to eight weeks, indicating the feasibility of personalized drug screening. Molecular, genetic and histological characterization show that the models closely resemble the original tumors, with genetic stability over extended culture periods of up to six months. Importantly, drug screening reflects established sensitivities and the models can be modified by CRISPR/Cas9 with TP53 knockout in an embryonal RMS model resulting in replicative stress drug sensitivity. Tumors of mesenchymal origin can therefore be used to generate organoid models, relevant for a variety of preclinical and clinical research questions.