Abstract Pan-cancer analyses that examine commonalities and differences among various cancer types have emerged as a powerful way to obtain novel insights into cancer biology. Here we present a comprehensive analysis of genetic alterations in a pan-cancer cohort including 961 tumours from children, adolescents, and young adults, comprising 24 distinct molecular types of cancer. Using a standardized workflow, we identified marked differences in terms of mutation frequency and significantly mutated genes in comparison to previously analysed adult cancers. Genetic alterations in 149 putative cancer driver genes separate the tumours into two classes: small mutation and structural/copy-number variant (correlating with germline variants). Structural variants, hyperdiploidy, and chromothripsis are linked to TP53 mutation status and mutational signatures. Our data suggest that 7–8% of the children in this cohort carry an unambiguous predisposing germline variant and that nearly 50% of paediatric neoplasms harbour a potentially druggable event, which is highly relevant for the design of future clinical trials.

To improve the poor prognosis of patients with primary disseminated multifocal Ewing sarcomas (PDMES) with a dose-intense treatment concept.From 1999 to 2005, 281 patients with PDMES were enrolled onto the Euro-EWING 99 R3 study. Median age was 16.2 years (range, 0.4 to 49 years). Recommended treatment consisted of six cycles of vincristine, ifosfamide, doxorubicin, and etoposide (VIDE), one cycle of vincristine, dactinomycin, and ifosfamide (VAI), local treatment (surgery and/or radiotherapy), and high-dose busulfan-melphalan followed by autologous stem-cell transplantation (HDT/SCT).After a median follow-up of 3.8 years, event-free survival (EFS) and overall survival (OS) at 3 years for all 281 patients were 27% +/- 3% and 34% +/- 4% respectively. Six VIDE cycles were completed by 250 patients (89%); 169 patients (60%) received HDT/SCT. The estimated 3-year EFS from the start of HDT/SCT was 45% for 46 children younger than 14 years. Cox regression analyses demonstrated increased risk at diagnosis for patients older than 14 years (hazard ratio [HR] = 1.6), a primary tumor volume more than 200 mL (HR = 1.8), more than one bone metastatic site (HR = 2.0), bone marrow metastases (HR = 1.6), and additional lung metastases (HR = 1.5). An up-front risk score based on these HR factors identified three groups with EFS rates of 50% for score or= 5 (70 patients; P < .0001).PDMES patients may survive with intensive multimodal therapy. Age, tumor volume, and extent of metastatic spread are relevant risk factors. A score based on these factors may facilitate risk-adapted treatment approaches.

Abstract Sarcomas are malignant soft tissue and bone tumours affecting adults, adolescents and children. They represent a morphologically heterogeneous class of tumours and some entities lack defining histopathological features. Therefore, the diagnosis of sarcomas is burdened with a high inter-observer variability and misclassification rate. Here, we demonstrate classification of soft tissue and bone tumours using a machine learning classifier algorithm based on array-generated DNA methylation data. This sarcoma classifier is trained using a dataset of 1077 methylation profiles from comprehensively pre-characterized cases comprising 62 tumour methylation classes constituting a broad range of soft tissue and bone sarcoma subtypes across the entire age spectrum. The performance is validated in a cohort of 428 sarcomatous tumours, of which 322 cases were classified by the sarcoma classifier. Our results demonstrate the potential of the DNA methylation-based sarcoma classification for research and future diagnostic applications.

Abstract Background The prognosis in patients with relapsed Ewing sarcoma is unfavorable. Our investigation identifies factors predicting for the outcome following relapse. Procedure We analyzed type of relapse, time to relapse and overall survival after relapse (OSr) in 714 patients with first recurrence. All patients had been treated within the Cooperative Ewing Sarcoma Studies (CESS) 81 or 86, or the European Intergroup CESS (EICESS 92). OSr time was calculated from diagnosis of first relapse to last follow‐up or death. Results Median follow‐up time from diagnosis of primary disease was 2.2 years (mean = 4.0; range: 0.2–24.9). Relapse sites were local in 15%, combined local and systemic in 12%, and systemic in 73%. Among patients with a localized primary tumor, 20% relapsed locally, while 12% showed combined and 68% systemic relapse. When the primary disease was disseminated, 82% developed systemic, 13% combined, and 5% local relapse. Five‐year OSr was 0.13 (SE = 0.01). Outcome following local relapse, with a 5‐year survival rate of 0.24 ( P < 0.001), was superior to outcome after systemic or combined recurrence. Five‐year OSr was 0.07 (SE = 0.01) in patients who relapsed 0–2 years after the diagnosis of primary disease, as compared to a 5‐year OSr of 0.29 (SE = 0.03) when relapse occurred later. Conclusions 5‐year OSr in Ewing sarcoma is poor (<0.2). Prognostically favorable factors are: late onset (>2 years) and strictly localized relapse. Pediatr Blood Cancer 2011; 57: 549–553. © 2011 Wiley‐Liss, Inc.

ABSTRACT Chromosome 8 (chr8) gains are common in cancer. However, their potential contribution to tumor heterogeneity is largely unexplored. Ewing sarcoma (EwS) is characterized by pathognomonic FET::ETS fusions, but show a general paucity of other recurrent somatic mutations that could explain the observed clinical diversity. In EwS, chr8 gains are the second most common genetic alteration rendering EwS an ideal model to investigate the relevance of chr8 gains in an otherwise silent genomic context. Here, we report that chr8 gain-driven gene expression patterns correlate with poor overall survival of EwS patients. This effect is predominantly mediated by increased expression of the translation initiation factor binding protein 4E-BP1 encoded by EIF4EBP1 on chr8. High EIF4EBP1 expression showed the strongest association with poor overall patient survival among all chr8-encoded genes and correlated with chr8 gains in EwS tumors. Similar findings were made in numerous entities of The Cancer Genome Atlas (TCGA). In the EwS model, silencing of 4E-BP1 reduced cell proliferation, clonogenicity, spheroidal growth in vitro , and tumorigenesis in vivo . Integrated multi- omics profiling uncovered that 4E-BP1 orchestrates a multifunctional proteomic network including hubs affecting RNA processing, translational regulation, and chromatin modification. Drug screens and functional assays revealed that high 4E-BP1 expression sensitizes for pharmacological CDK4/6 inhibition in preclinical models. Collectively, we establish chr8 gains and high 4E-BP1 expression as prognostic biomarkers in EwS and demonstrate that their association with poor patient outcome is primarily mediated by 4E-BP1 orchestrating a multifunctional proteomic network sensitizing EwS for CDK4/6 inhibitors. Our data suggest that testing for chr8 gain may improve risk-stratification and therapeutic management in EwS and other cancers.

ABSTRACT Purpose Ewing sarcoma (EwS) is a highly aggressive bone- or soft tissue-associated malignancy mostly affecting children, adolescents, and young adults. Although multimodal therapies have strongly improved patients’ overall survival over the past decades, the development of prognostic biomarkers for risk-based patient stratification and more effective therapies with less adverse effects is stagnating. Thus, new personalized medicine approaches are urgently required. Experimental design Gene expression data of EwS and normal tissues were crossed with survival data to identify highly overexpressed, prognostically relevant, and actionable potential targets. RNA-interference and dose-response assays as well as tissue-microarray analyses were carried out to explore the functional role and druggability of a prominent candidate gene in vitro and in vivo , and to validate its suitability as a prognostic biomarker. Results Employing a multilayered screening approach, we discover ribonucleotide reductase regulatory subunit M2 (RRM2) as a promising therapeutic target and prognostic biomarker in EwS. Through analysis of two independent EwS patient cohorts, we show that RRM2 mRNA and protein overexpression is associated with an aggressive clinical phenotype and poor patients’ overall survival. In agreement, RRM2 silencing as well as pharmacological inhibition by the specific inhibitor triapine (3-AP) significantly reduces EwS growth in vitro and in vivo . Furthermore, we present evidence that pharmacological RRM2 inhibition by triapine can overcome chemoresistance against doxorubicin or gemcitabine, and synergize with cell cycle checkpoint inhibitors (CHEK1 or WEE1). Conclusions Based on the aggressive phenotype mediated by and the druggability of RRM2 our results provide a translational rationale for exploiting RRM2 as a novel therapeutic target in EwS and prompt further clinical investigations.

Abstract Human cancer cell lines are the mainstay of cancer research. Recent reports showed that highly mutated adult carcinoma cell lines (mainly HeLa and MCF-7) present striking diversity across laboratories and that long-term continuous culturing results in genomic/transcriptomic heterogeneity with strong phenotypical implications. Here, we hypothesize that oligomutated pediatric sarcoma cell lines mainly driven by a fusion transcription factor, such as Ewing sarcoma (EwS), are genetically and phenotypically more stable than the previously investigated adult carcinoma cell lines. A comprehensive molecular and phenotypic characterization of multiple EwS cell line strains, together with a simultaneous analysis during 12 months of continuous cell culture show that fusion-driven pediatric sarcoma cell line strains are genomically more stable than adult carcinoma strains, display remarkably stable and homogenous transcriptomes, and exhibit uniform and stable drug response. Additionally, the analysis of multiple EwS cell lines subjected to long-term continuous culture reveals that variable degrees of genomic/transcriptomic/phenotypic changes among fusion-driven cell lines, further exemplifying that the potential for reproducibility of in vitro scientific results may be rather understood as a spectrum, even within the same tumor entity.

Human cancer cell lines are the mainstay of cancer research. Recent reports showed that highly mutated adult carcinoma cell lines (mainly HeLa and MCF-7) present striking diversity across laboratories and that long-term continuous culturing results in genomic/transcriptomic heterogeneity with strong phenotypical implications. This highlighted how despite human cell line models being powerful tools for cancer research, the findings derived from their use may present limitations in terms of reproducibility. However, to what extent these conclusions can be generalized to the majority of cancer cell lines remained unexplored. Here, we hypothesized that oligomutated pediatric sarcoma cell lines driven by a chimeric oncogenic transcription factor (COTF), such as Ewing sarcoma (EwS), were genetically and phenotypically more stable than the previously investigated (adult) carcinoma cell lines. A comprehensive molecular and phenotypic characterization of multiple EwS cell line strains in direct comparison to the HeLa and MCF-7 cell lines, together with a simultaneous analysis during 12 months of continuous cell culture showed that COTF-driven pediatric sarcoma cell line strains are genomically more stable than adult carcinoma strains, display remarkably stable and homogenous transcriptomes, and exhibit uniform and stable drug response. The analysis of multiple EwS cell lines subjected to long-term continuous culture conditions revealed that variable degrees of genomic/transcriptomic/phenotypic may be observed among COTF-driven cell lines, further exemplifying that the potential for reproducibility of in vitro scientific results may be rather understood as a spectrum, even within the same tumor entity.