Muscle-invasive bladder cancer (MIBC) is a molecularly diverse disease with heterogeneous clinical outcomes. Several molecular classifications have been proposed, but the diversity of their subtype sets impedes their clinical application.To achieve an international consensus on MIBC molecular subtypes that reconciles the published classification schemes.We used 1750 MIBC transcriptomic profiles from 16 published datasets and two additional cohorts.We performed a network-based analysis of six independent MIBC classification systems to identify a consensus set of molecular classes. Association with survival was assessed using multivariable Cox models.We report the results of an international effort to reach a consensus on MIBC molecular subtypes. We identified a consensus set of six molecular classes: luminal papillary (24%), luminal nonspecified (8%), luminal unstable (15%), stroma-rich (15%), basal/squamous (35%), and neuroendocrine-like (3%). These consensus classes differ regarding underlying oncogenic mechanisms, infiltration by immune and stromal cells, and histological and clinical characteristics, including outcomes. We provide a single-sample classifier that assigns a consensus class label to a tumor sample's transcriptome. Limitations of the work are retrospective clinical data collection and a lack of complete information regarding patient treatment.This consensus system offers a robust framework that will enable testing and validation of predictive biomarkers in future prospective clinical trials.Bladder cancers are heterogeneous at the molecular level, and scientists have proposed several classifications into sets of molecular classes. While these classifications may be useful to stratify patients for prognosis or response to treatment, a consensus classification would facilitate the clinical use of molecular classes. Conducted by multidisciplinary expert teams in the field, this study proposes such a consensus and provides a tool for applying the consensus classification in the clinical setting.

Novel sensitive methods for detection and monitoring of residual disease can improve postoperative risk stratification with implications for patient selection for adjuvant chemotherapy (ACT), ACT duration, intensity of radiologic surveillance, and, ultimately, outcome for patients with colorectal cancer (CRC).To investigate the association of circulating tumor DNA (ctDNA) with recurrence using longitudinal data from ultradeep sequencing of plasma cell-free DNA in patients with CRC before and after surgery, during and after ACT, and during surveillance.In this prospective, multicenter cohort study, ctDNA was quantified in the preoperative and postoperative settings of stages I to III CRC by personalized multiplex, polymerase chain reaction-based, next-generation sequencing. The study enrolled 130 patients at the surgical departments of Aarhus University Hospital, Randers Hospital, and Herning Hospital in Denmark from May 1, 2014, to January 31, 2017. Plasma samples (n = 829) were collected before surgery, postoperatively at day 30, and every third month for up to 3 years.Outcomes were ctDNA measurement, clinical recurrence, and recurrence-free survival.A total of 130 patients with stages I to III CRC (mean [SD] age, 67.9 [10.1] years; 74 [56.9%] male) were enrolled in the study; 5 patients discontinued participation, leaving 125 patients for analysis. Preoperatively, ctDNA was detectable in 108 of 122 patients (88.5%). After definitive treatment, longitudinal ctDNA analysis identified 14 of 16 relapses (87.5%). At postoperative day 30, ctDNA-positive patients were 7 times more likely to relapse than ctDNA-negative patients (hazard ratio [HR], 7.2; 95% CI, 2.7-19.0; P < .001). Similarly, shortly after ACT ctDNA-positive patients were 17 times (HR, 17.5; 95% CI, 5.4-56.5; P < .001) more likely to relapse. All 7 patients who were ctDNA positive after ACT experienced relapse. Monitoring during and after ACT indicated that 3 of the 10 ctDNA-positive patients (30.0%) were cleared by ACT. During surveillance after definitive therapy, ctDNA-positive patients were more than 40 times more likely to experience disease recurrence than ctDNA-negative patients (HR, 43.5; 95% CI, 9.8-193.5 P < .001). In all multivariate analyses, ctDNA status was independently associated with relapse after adjusting for known clinicopathologic risk factors. Serial ctDNA analyses revealed disease recurrence up to 16.5 months ahead of standard-of-care radiologic imaging (mean, 8.7 months; range, 0.8-16.5 months). Actionable mutations were identified in 81.8% of the ctDNA-positive relapse samples.Circulating tumor DNA analysis can potentially change the postoperative management of CRC by enabling risk stratification, ACT monitoring, and early relapse detection.

Non-muscle-invasive bladder cancer (NMIBC) is a heterogeneous disease with widely different outcomes. We performed a comprehensive transcriptional analysis of 460 early-stage urothelial carcinomas and showed that NMIBC can be subgrouped into three major classes with basal- and luminal-like characteristics and different clinical outcomes. Large differences in biological processes such as the cell cycle, epithelial-mesenchymal transition, and differentiation were observed. Analysis of transcript variants revealed frequent mutations in genes encoding proteins involved in chromatin organization and cytoskeletal functions. Furthermore, mutations in well-known cancer driver genes (e.g., TP53 and ERBB2) were primarily found in high-risk tumors, together with APOBEC-related mutational signatures. The identification of subclasses in NMIBC may offer better prognostication and treatment selection based on subclass assignment.

Abstract MicroRNAs (miRNA) are a class of small noncoding RNAs with important posttranscriptional regulatory functions. Recent data suggest that miRNAs are aberrantly expressed in many human cancers and that they may play significant roles in carcinogenesis. Here, we used microarrays to profile the expression of 315 human miRNAs in 10 normal mucosa samples and 49 stage II colon cancers differing with regard to microsatellite status and recurrence of disease. Several miRNAs were differentially expressed between normal tissue and tumor microsatellite subtypes, with miR-145 showing the lowest expression in cancer relative to normal tissue. Microsatellite status for the majority of cancers could be correctly predicted based on miRNA expression profiles. Furthermore, a biomarker based on miRNA expression profiles could predict recurrence of disease with an overall performance accuracy of 81%, indicating a potential role of miRNAs in determining tumor aggressiveness. The expression levels of miR-320 and miR-498, both included in the predictive biomarker, correlated with the probability of recurrence-free survival by multivariate analysis. We successfully verified the expression of selected miRNAs using real-time reverse transcription-PCR assays for mature miRNAs, whereas in situ hybridization was used to detect the accumulation of miR-145 and miR-320 in normal epithelial cells and adenocarcinoma cells. Functional studies showed that miR-145 potently suppressed growth of three different colon carcinoma cell lines. In conclusion, our results suggest that perturbed expression of numerous miRNAs in colon cancer may have a functional effect on tumor cell behavior, and, furthermore, that some miRNAs with prognostic potential could be of clinical importance. [Cancer Res 2008;68(15):6416–24]

A dichotomous choice for metazoan cells is between proliferation and differentiation. Measuring tRNA pools in various cell types, we found two distinct subsets, one that is induced in proliferating cells, and repressed otherwise, and another with the opposite signature. Correspondingly, we found that genes serving cell-autonomous functions and genes involved in multicellularity obey distinct codon usage. Proliferation-induced and differentiation-induced tRNAs often carry anticodons that correspond to the codons enriched among the cell-autonomous and the multicellularity genes, respectively. Because mRNAs of cell-autonomous genes are induced in proliferation and cancer in particular, the concomitant induction of their codon-enriched tRNAs suggests coordination between transcription and translation. Histone modifications indeed change similarly in the vicinity of cell-autonomous genes and their corresponding tRNAs, and in multicellularity genes and their tRNAs, suggesting the existence of transcriptional programs coordinating tRNA supply and demand. Hence, we describe the existence of two distinct translation programs that operate during proliferation and differentiation.

Abstract The presence of carcinoma in situ (CIS) lesions in the urinary bladder is associated with a high risk of disease progression to a muscle invasive stage. In this study, we used microarray expression profiling to examine the gene expression patterns in superficial transitional cell carcinoma (sTCC) with surrounding CIS (13 patients), without surrounding CIS lesions (15 patients), and in muscle invasive carcinomas (mTCC; 13 patients). Hierarchical cluster analysis separated the sTCC samples according to the presence or absence of CIS in the surrounding urothelium. We identified a few gene clusters that contained genes with similar expression levels in transitional cell carcinoma (TCC) with surrounding CIS and invasive TCC. However, no close relationship between TCC with adjacent CIS and invasive TCC was observed using hierarchical cluster analysis. Expression profiling of a series of biopsies from normal urothelium and urothelium with CIS lesions from the same urinary bladder revealed that the gene expression found in sTCC with surrounding CIS is found also in CIS biopsies as well as in histologically normal samples adjacent to the CIS lesions. Furthermore, we also identified similar gene expression changes in mTCC samples. We used a supervised learning approach to build a 16-gene molecular CIS classifier. The classifier was able to classify sTCC samples according to the presence or absence of surrounding CIS with a high accuracy. This study demonstrates that a CIS gene expression signature is present not only in CIS biopsies but also in sTCC, mTCC, and, remarkably, in histologically normal urothelium from bladders with CIS. Identification of this expression signature could provide guidance for the selection of therapy and follow-up regimen in patients with early stage bladder cancer.

PURPOSE Novel sensitive methods for early detection of relapse and for monitoring therapeutic efficacy may have a huge impact on risk stratification, treatment, and ultimately outcome for patients with bladder cancer. We addressed the prognostic and predictive impact of ultra-deep sequencing of cell-free DNA in patients before and after cystectomy and during chemotherapy. PATIENTS AND METHODS We included 68 patients with localized advanced bladder cancer. Patient-specific somatic mutations, identified by whole-exome sequencing, were used to assess circulating tumor DNA (ctDNA) by ultra-deep sequencing (median, 105,000×) of plasma DNA. Plasma samples (n = 656) were procured at diagnosis, during chemotherapy, before cystectomy, and during surveillance. Expression profiling was performed for tumor subtype and immune signature analyses. RESULTS Presence of ctDNA was highly prognostic at diagnosis before chemotherapy (hazard ratio, 29.1; P = .001). After cystectomy, ctDNA analysis correctly identified all patients with metastatic relapse during disease monitoring (100% sensitivity, 98% specificity). A median lead time over radiographic imaging of 96 days was observed. In addition, for high-risk patients (ctDNA positive before or during treatment), the dynamics of ctDNA during chemotherapy was associated with disease recurrence ( P = .023), whereas pathologic downstaging was not. Analysis of tumor-centric biomarkers showed that mutational processes (signature 5) were associated with pathologic downstaging ( P = .024); however, no significant correlation for tumor subtypes, DNA damage response mutations, and other biomarkers was observed. Our results suggest that ctDNA analysis is better associated with treatment efficacy compared with other available methods. CONCLUSION ctDNA assessment for early risk stratification, therapy monitoring, and early relapse detection in bladder cancer is feasible and provides a basis for clinical studies that evaluate early therapeutic interventions.

Abstract MicroRNAs (miRNA) are small noncoding RNAs commonly deregulated in cancer. The miR‐200 family (miR‐200a, ‐200b, ‐200c, ‐141 and ‐429) and miR‐205 are frequently silenced in advanced cancer and have been implicated in epithelial to mesenchymal transition (EMT) and tumor invasion by targeting the transcriptional repressors of E‐cadherin, ZEB1 and ZEB2 . ZEB1 is also known to repress miR‐200c‐141 transcription in a negative feedback loop, but otherwise little is known about the transcriptional regulation of the miR‐200 family and miR‐205. Recently, miR‐200 silencing was also reported in cancer stem cells, implying that miR‐200 deregulation is a key event in multiple levels of tumor biology. However, what prevents miR‐200 expression remains largely unanswered. Here we report concerted transcriptional regulation of the miR‐200 and miR‐205 loci in bladder tumors and bladder cell lines. Using a combination of miRNA expression arrays, qPCR assays and mass spectrometry DNA methylation analyses, we show that the miR‐200 and miR‐205 loci are specifically silenced and gain promoter hypermethylation and repressive chromatin marks in muscle invasive bladder tumors and undifferentiated bladder cell lines. Moreover, we report that miR‐200c expression is significantly correlated with early stage T1 bladder tumor progression, and propose miR‐200 and miR‐205 silencing and DNA hypermethylation as possible prognostic markers in bladder cancer. In addition, we observe that the mesoderm transcription factor TWIST1 and miR‐200 expression are inversely correlated in bladder tumor samples and cell lines. TWIST1 associates directly with the miR‐200 and miR‐205 promoters, and may act as a repressor of miR‐200 and miR‐205 expression.