Summary

 We describe the landscape of somatic genomic alterations based on multidimensional and comprehensive characterization of more than 500 glioblastoma tumors (GBMs). We identify several novel mutated genes as well as complex rearrangements of signature receptors, including EGFR and PDGFRA. TERT promoter mutations are shown to correlate with elevated mRNA expression, supporting a role in telomerase reactivation. Correlative analyses confirm that the survival advantage of the proneural subtype is conferred by the G-CIMP phenotype, and MGMT DNA methylation may be a predictive biomarker for treatment response only in classical subtype GBM. Integrative analysis of genomic and proteomic profiles challenges the notion of therapeutic inhibition of a pathway as an alternative to inhibition of the target itself. These data will facilitate the discovery of therapeutic and diagnostic target candidates, the validation of research and clinical observations and the generation of unanticipated hypotheses that can advance our molecular understanding of this lethal cancer.

Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

This integrated, multiplatform PanCancer Atlas study co-mapped and identified distinguishing molecular features of squamous cell carcinomas (SCCs) from five sites associated with smoking and/or human papillomavirus (HPV). SCCs harbor 3q, 5p, and other recurrent chromosomal copy-number alterations (CNAs), DNA mutations, and/or aberrant methylation of genes and microRNAs, which are correlated with the expression of multi-gene programs linked to squamous cell stemness, epithelial-to-mesenchymal differentiation, growth, genomic integrity, oxidative damage, death, and inflammation. Low-CNA SCCs tended to be HPV(+) and display hypermethylation with repression of TET1 demethylase and FANCF, previously linked to predisposition to SCC, or harbor mutations affecting CASP8, RAS-MAPK pathways, chromatin modifiers, and immunoregulatory molecules. We uncovered hypomethylation of the alternative promoter that drives expression of the ΔNp63 oncogene and embedded miR944. Co-expression of immune checkpoint, T-regulatory, and Myeloid suppressor cells signatures may explain reduced efficacy of immune therapy. These findings support possibilities for molecular classification and therapeutic approaches.

Histomorphology and current grading schemes are unable to predict glioma relapse and malignant tumor progression. We reported that the IDH-mutant associated Glioma-CpG Island Methylator Phenotype (G-CIMP) can be further divided into two clinically distinct subtypes independent of histopathological grading (G-CIMP-high and -low) with evidence of correlation with tumor progression. Here we performed a comprehensive epigenomic analysis of 74 longitudinally collected glioma samples (grade II-IV) to understand malignant recurrence from G-CIMP-high to G-CIMP-low. G-CIMP-low recurrence appeared in 12% of all gliomas and resemble IDH-wildtype primary glioblastoma. G-CIMP-low recurrence can be characterized by distinct epigenetic changes at candidate functional tissue enhancers with AP-1/SOX binding elements, stem cell-like epigenomic phenotype, and genomic instability. Finally, we defined a set of candidate biomarker signatures that predict recurrence of G-CIMP-low with clinically relevance on patient outcomes. Our study provides opportunity for refined clinical trial designs and therapeutic targets that limit progression to more aggressive G-CIMP-low phenotype.

Insular gliomas pose a significant surgical challenge due to the complex surrounding functional and vascular anatomy. The authors report their experience using a novel framework for the treatment of insular gliomas with laser interstitial thermal therapy (LITT) and provide representative case examples emphasizing indications, rationale, and technical pearls.

Adult diffuse glioma are a diverse group of intracranial neoplasms associated with a disproportional large number of productive life years lost, thus imposing a highly emotional and significant financial burden on society. Patient death is the result of an aggressive course of disease following diagnosis. The Cancer Genome Atlas and similar projects have provided a comprehensive understanding of the somatic alterations and molecular subtypes of glioma at diagnosis. However, gliomas undergo significant molecular evolution during the malignant transformation. We review current knowledge on genomic, epigenomic and transcriptomic abnormalities before and after disease recurrence. We outline an effort to systemically catalogue the longitudinal changes in gliomas, the Glioma Longitudinal Analysis Consortium. The GLASS initiative will provide essential insights into the evolution of glioma towards a lethal phenotype with the potential to reveal targetable vulnerabilities, and ultimately, improved outcomes for a patient population in need.

Clinical guidelines direct healthcare professionals toward evidence-based practices. Evaluating guideline impact can elucidate information penetration, relevance, effectiveness, and alignment with evolving medical knowledge and technological advancements. As the American Association of Neurological Surgeons/Congress of Neurological Surgeons Section on Tumors marks its 40th anniversary in 2024, this article reflects on the tumor guidelines established by the Section over the past decade and explores their impact on other publications, patents, and information dissemination. Six tumor guideline categories were reviewed: low-grade glioma, newly diagnosed glioblastoma, progressive glioblastoma, metastatic brain tumors, vestibular schwannoma, and pituitary adenomas. Citation data were collected from Google Scholar and PubMed. Further online statistics, such as social media reach, and features in policy, news, and patents were sourced from Altmetric. Online engagement was assessed through website and CNS+ mobile application visits. Data were normalized to time since publication. Metastatic Tumor guidelines (2019) had the highest PubMed citation rate at 26.1 per year and webpage visits (29 100 page views 1/1/2019-9/30/2023). Notably, this guideline had two endorsement publications by partner societies, the Society of Neuro-Oncology and American Society of Clinical Oncology, concerning antiepileptic prophylaxis and steroid use, and the greatest reach on X (19.7 mentions/y). Citation rates on Google Scholar were led by Vestibular Schwannoma (2018). Non-Functioning Pituitary Adenoma led Mendeley reads. News, patent, or policy publications were led by low-grade glioma at 1.5/year. Our study shows that the American Association of Neurological Surgeons/Congress of Neurological Surgeons Section on Tumors guidelines go beyond citations in peer-reviewed publications to include patents, online engagement, and information dissemination to the public.