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.

Primitive neuroectodermal tumors of the central nervous system (CNS-PNETs) are highly aggressive, poorly differentiated embryonal tumors occurring predominantly in young children but also affecting adolescents and adults. Herein, we demonstrate that a significant proportion of institutionally diagnosed CNS-PNETs display molecular profiles indistinguishable from those of various other well-defined CNS tumor entities, facilitating diagnosis and appropriate therapy for patients with these tumors. From the remaining fraction of CNS-PNETs, we identify four new CNS tumor entities, each associated with a recurrent genetic alteration and distinct histopathological and clinical features. These new molecular entities, designated “CNS neuroblastoma with FOXR2 activation (CNS NB-FOXR2),” “CNS Ewing sarcoma family tumor with CIC alteration (CNS EFT-CIC),” “CNS high-grade neuroepithelial tumor with MN1 alteration (CNS HGNET-MN1),” and “CNS high-grade neuroepithelial tumor with BCOR alteration (CNS HGNET-BCOR),” will enable meaningful clinical trials and the development of therapeutic strategies for patients affected by poorly differentiated CNS tumors.

Abstract Major discoveries in the biology of nervous system tumors have raised the question of how non‐histological data such as molecular information can be incorporated into the next W orld H ealth O rganization ( WHO ) classification of central nervous system tumors. To address this question, a meeting of neuropathologists with expertise in molecular diagnosis was held in H aarlem, the N etherlands, under the sponsorship of the I nternational S ociety of N europathology ( ISN ). Prior to the meeting, participants solicited input from clinical colleagues in diverse neuro‐oncological specialties. The present “white paper” catalogs the recommendations of the meeting, at which a consensus was reached that incorporation of molecular information into the next WHO classification should follow a set of provided “ ISN ‐ H aarlem” guidelines. Salient recommendations include that (i) diagnostic entities should be defined as narrowly as possible to optimize interobserver reproducibility, clinicopathological predictions and therapeutic planning; (ii) diagnoses should be “layered” with histologic classification, WHO grade and molecular information listed below an “integrated diagnosis”; (iii) determinations should be made for each tumor entity as to whether molecular information is required, suggested or not needed for its definition; (iv) some pediatric entities should be separated from their adult counterparts; (v) input for guiding decisions regarding tumor classification should be solicited from experts in complementary disciplines of neuro‐oncology; and (iv) entity‐specific molecular testing and reporting formats should be followed in diagnostic reports. It is hoped that these guidelines will facilitate the forthcoming update of the fourth edition of the WHO classification of central nervous system tumors.

✓ Pathological findings in 20 cases of glioblastoma multiforme were correlated with clinical histories and computerized tomographic (CT) scans. This was done to define the neoplasm in three stages: before treatment, during remission, and during recurrence. The untreated lesions were markedly cellular neoplasms composed predominantly of small anaplastic cells. The radiographic central region of low density was necrosis, the enhancing rim was a cellular zone of viable neoplasm, and the perilesional low-density area was edema with infiltrating tumor. In these 20 cases, all of the identifiable neoplasms lay within the zone of peritumoral edema or contrast enhancement, although small anaplastic cells may have been present in more distant regions. The lesions in remission were remarkable for their minimal mass effect, discrete nature, extensive necrosis, and content of large bizarre glia. The large cells were confined to the original tumor bed and were consistent with neoplastic cells inactivated and immobilized by radio- and chemotherapy. These lesions were accurately localized by CT scanning. The recurrent lesions were heterogeneous, but most were formed of widely disseminated small anaplastic cells. The highly cellular regions of such lesions could be localized by CT scanning, but CT could not detect less cellular foci in the cerebrum, cerebellum, or brain stem. In one patient, the contrast-enhancing lesions of “recurrence,” were foci of radionecrosis, underscoring the difficulty in distinguishing this entity from recurrent neoplasm.

Multiple independent genomic profiling efforts have recently identified clinically and molecularly distinct subgroups of ependymoma arising from all three anatomic compartments of the central nervous system (supratentorial brain, posterior fossa, and spinal cord). These advances motivated a consensus meeting to discuss: (1) the utility of current histologic grading criteria, (2) the integration of molecular-based stratification schemes in future clinical trials for patients with ependymoma and (3) current therapy in the context of molecular subgroups. Discussion at the meeting generated a series of consensus statements and recommendations from the attendees, which comment on the prognostic evaluation and treatment decisions of patients with intracranial ependymoma (WHO Grade II/III) based on the knowledge of its molecular subgroups. The major consensus among attendees was reached that treatment decisions for ependymoma (outside of clinical trials) should not be based on grading (II vs III). Supratentorial and posterior fossa ependymomas are distinct diseases, although the impact on therapy is still evolving. Molecular subgrouping should be part of all clinical trials henceforth.

Abstract Medulloblastoma is an aggressive brain malignancy with high incidence in childhood. Current treatment approaches have limited efficacy and severe side effects. Therefore, new risk‐adapted therapeutic strategies based on molecular classification are required. MicroRNA expression analysis has emerged as a powerful tool to identify candidate molecules playing an important role in a large number of malignancies. However, no data are yet available on human primary medulloblastomas. A high throughput microRNA expression profiles was performed in human primary medulloblastoma specimens to investigate microRNA involvement in medulloblastoma carcinogenesis. We identified specific microRNA expression patterns which distinguish medulloblastoma differing in histotypes (anaplastic, classic and desmoplastic), in molecular features (ErbB2 or c‐Myc overexpressing tumors) and in disease‐risk stratification. MicroRNAs expression profile clearly differentiates medulloblastoma from either adult or fetal normal cerebellar tissues. Only a few microRNAs displayed upregulated expression, while most of them were downregulated in tumor samples, suggesting a tumor growth‐inhibitory function. This property has been addressed for miR‐9 and miR‐125a, whose rescued expression promoted medulloblastoma cell growth arrest and apoptosis while targeting the proproliferative truncated TrkC isoform. In conclusion, misregulated microRNA expression profiles characterize human medulloblastomas, and may provide potential targets for novel therapeutic strategies. © 2008 Wiley‐Liss, Inc.

Histopathological grading of ependymoma has been controversial with respect to its reproducibility and clinical significance. In a 3-phase study, we reviewed the pathology of 229 intracranial ependymomas from European trial cohorts of infants (2 trials - SFOP/CNS9204) and older children (2 trials - AIEOP/CNS9904) to assess both diagnostic concordance among five neuropathologists and the prognostic utility of histopathological variables, particularly tumor grading.In phase 1, using WHO criteria and without first discussing any issue related to grading ependymomas, pathologists assessed and independently graded ependymomas from 3 of 4 trial cohorts. Diagnosis of grade II ependymoma was less frequent than grade III, a difference that increased when one cohort (CNS9204) was reassessed in phase 2, during which the pathologists discussed ependymoma grading, jointly reviewed all CNS9204 tumors, and defined a novel grading system based on the WHO classification. In phase 3, repeat independent review of two cohorts (SFOP/CNS9904) using the novel system was associated with a substantial increase in concordance on grading. Extent of tumor resection was significantly associated with progression-free survival (PFS) in SFOP and AIEOP, but not in CNS9204 and CNS9904. Strength of consensus on grade was significantly associated with PFS in only one trial cohort (AIEOP). Consensus on the scoring of individual histopathological features (necrosis, angiogenesis, cell density, and mitotic activity) correlated with PFS in AIEOP, but in no other trial.We conclude that concordance on grading ependymomas can be improved by using a more prescribed scheme based on the WHO classification. Unfortunately, this appears to have utility in limited clinical settings.

Atypical teratoid/rhabdoid tumors (AT/RTs) are highly aggressive brain tumors of early childhood poorly responding to therapy. The majority of cases show inactivation of SMARCB1 (INI1, hSNF5, BAF47), a core member of the adenosine triphosphate (ATP)-dependent SWI/SNF chromatin-remodeling complex. We here report the case of a supratentorial AT/RT in a 9-month-old boy, which showed retained SMARCB1 staining on immunohistochemistry and lacked genetic alterations of SMARCB1. Instead, the tumor showed loss of protein expression of another SWI/SNF chromatin-remodeling complex member, the ATPase subunit SMARCA4 (BRG1) due to a homozygous SMARCA4 mutation [c.2032C>T (p.Q678X)]. Our findings highlight the role of SMARCA4 in the pathogenesis of SMARCB1-positive AT/RT and the usefulness of antibodies directed against SMARCA4 in this diagnostic setting.

Abstract Medulloblastoma with extensive nodularity (MBEN) are cerebellar tumors with two histologically distinct compartments and varying disease course. In some children MBEN progresses, while others show spontaneous differentiation into more benign tumors. However, the mechanisms that control the tug-of-war between proliferation and differentiation are not well understood. Here, we dissected this process with a multi-modal single cell transcriptome analysis. We found that the internodular MBEN compartment comprised proliferating early cerebellar granular neuronal precursors (CGNP)-like tumor cells as well as stromal, vascular, and immune cells. In contrast, the nodular compartment consisted of postmitotic, neuronally differentiated MBEN cells. Both compartments were connected through an intermediate cell stage of actively migrating CGNPs. Furthermore, astrocyte-like tumor cells were identified that had branched off the main CGNP developmental trajectory. Cells with an astroglial phenotype were found in close proximity to migrating, late CGNP-like and postmitotic neuronally differentiated cells. Our study reveals how the spatial tissue organization is linked to the developmental trajectory of proliferating tumor cells through a migrating precursor stage into differentiated tumor cells with a more benign phenotype. We anticipate that our framework for integrating single nucleus RNA-sequencing and spatial transcriptomics will help to uncover intercompartmental interactions also in other cancers with varying histology.

Summary The identity of the cell of origin is a key determinant of cancer subtype, progression and prognosis. Group 3 Medulloblastoma (MB) is a malignant childhood brain cancer with poor prognosis and unknown cell of origin. We overexpressed the Group 3 MB genetic drivers MYC and Gfi1 in different candidate cells of origin in the postnatal mouse cerebellum. We found that S100b + cells are competent to initiate Group 3 MB, while Math1 + , Sox2 + or Ascl1 + cells are not. We noted that S100b + cells have higher levels of Notch1 pathway activity compared to Math1 + cells. Interestingly, we found that additional activation of Notch1 in Math1 + cells was sufficient to induce Group 3 MB upon MYC/Gfi1 expression. Taken together, our data suggest that the MB cell of origin competence depends on the cellular identity, which relies on Notch1 activity. Graphical Abstract