Study of the origin and development of cerebellar tumours has been hampered by the complexity and heterogeneity of cerebellar cells that change over the course of development. Here we use single-cell transcriptomics to study more than 60,000 cells from the developing mouse cerebellum and show that different molecular subgroups of childhood cerebellar tumours mirror the transcription of cells from distinct, temporally restricted cerebellar lineages. The Sonic Hedgehog medulloblastoma subgroup transcriptionally mirrors the granule cell hierarchy as expected, while group 3 medulloblastoma resembles Nestin+ stem cells, group 4 medulloblastoma resembles unipolar brush cells, and PFA/PFB ependymoma and cerebellar pilocytic astrocytoma resemble the prenatal gliogenic progenitor cells. Furthermore, single-cell transcriptomics of human childhood cerebellar tumours demonstrates that many bulk tumours contain a mixed population of cells with divergent differentiation. Our data highlight cerebellar tumours as a disorder of early brain development and provide a proximate explanation for the peak incidence of cerebellar tumours in early childhood.

The study of the origin and development of cerebellar tumours has been hampered by the complexity and heterogeneity of cerebellar cells that change over the course of development. We used single-cell transcriptomics to study >60,000 cells from the developing murine cerebellum, and show that different molecular subgroups of childhood cerebellar tumors mirror the transcription of cells from distinct, temporally restricted cerebellar lineages. Sonic Hedgehog medulloblastoma transcriptionally mirrors the granule cell hierarchy as expected, whereas Group 3 medulloblastoma resemble Nestin+ve stem cells, Group 4 medulloblastomas resemble unipolar brush cells, and PFA/PFB ependymoma and cerebellar pilocytic astrocytoma resemble the pre-natal gliogenic progenitor cells. Furthermore, single-cell transcriptomics of human childhood cerebellar tumors demonstrates that many bulk tumors contain a mixed population of cells with divergent differentiation. Our data highlight cerebellar tumors as a disorder of early brain development, and provide a proximate explanation for the peak incidence of cerebellar tumors in early childhood.

ABSTRACT The identification of cancer maintenance genes—driver genes essential to tumor survival—is fundamental for developing effective cancer therapy. Transposon-based insertional mutagenesis screens can identify cancer driver genes broadly but not discriminate maintenance from progression or initiation drivers, which contribute to cancer phenotypes and tumorigenesis, respectively. We engineered a nested, double-jumping transposon system to first dysregulate gene expression during tumorigenesis and then restore gene expression following tumor induction, allowing for genome-wide screening of maintenance essentiality in vivo . In a mouse model of medulloblastoma, the most common pediatric malignancy, insertion and remobilization of this nested transposon uncovers potassium channel genes as recurrent maintenance drivers. In human medulloblastoma, KCNB2 is the most overexpressed potassium channel across Group 3, Group 4, and SHH subgroups, and Kcnb2 knockout in mice diminishes the replicative potential of medulloblastoma-propagating cells to mitigate tumor growth. Kcnb2 governs potassium homeostasis to regulate plasma membrane tension-gated EGFR signaling, which drives proliferative expansion of medulloblastoma-propagating cells. Thus, our novel transposon system reveals potassium homeostasis as essential to tumor maintenance through biomechanical modulation of membrane signaling.