Human cancer cells typically harbour multiple chromosomal aberrations, nucleotide substitutions and epigenetic modifications that drive malignant transformation. The Cancer Genome Atlas (TCGA) pilot project aims to assess the value of large-scale multi-dimensional analysis of these molecular characteristics in human cancer and to provide the data rapidly to the research community. Here we report the interim integrative analysis of DNA copy number, gene expression and DNA methylation aberrations in 206 glioblastomas—the most common type of adult brain cancer—and nucleotide sequence aberrations in 91 of the 206 glioblastomas. This analysis provides new insights into the roles of ERBB2, NF1 and TP53, uncovers frequent mutations of the phosphatidylinositol-3-OH kinase regulatory subunit gene PIK3R1, and provides a network view of the pathways altered in the development of glioblastoma. Furthermore, integration of mutation, DNA methylation and clinical treatment data reveals a link between MGMT promoter methylation and a hypermutator phenotype consequent to mismatch repair deficiency in treated glioblastomas, an observation with potential clinical implications. Together, these findings establish the feasibility and power of TCGA, demonstrating that it can rapidly expand knowledge of the molecular basis of cancer. The Cancer Genome Atlas, a large-scale genomics project to catalogue cancer-linked mutations, is starting to produce results. Glioblastoma, the most common brain cancer, was the first target for the project and the initial results, published AOP on 4 September, are now in print. Genes newly implicated in glioblastoma include tumour suppressors (NF1, RB1, ATM and APC) and several tyrosine kinase genes. Glioblastoma is extremely resistant to therapy, hence the potential importance of the development of a possible model system. Zheng et al. report that mice lacking the tumour suppressors p53 and Pten develop tumours resembling human glioblastomas, associated with increased Myc protein levels. As well as offering a potential system for testing therapeutics, this points to c-Myc as a possible drug target. With a comprehensive analysis of sequencing data, DNA copy number, gene expression and DNA methylation in a large number of human glioblastomas, The Cancer Genome Atlas project initiative provides a broad overview of the genes and pathways that are altered in this cancer type.

Diffuse low-grade and intermediate-grade gliomas (which together make up the lower-grade gliomas, World Health Organization grades II and III) have highly variable clinical behavior that is not adequately predicted on the basis of histologic class. Some are indolent; others quickly progress to glioblastoma. The uncertainty is compounded by interobserver variability in histologic diagnosis. Mutations in IDH, TP53, and ATRX and codeletion of chromosome arms 1p and 19q (1p/19q codeletion) have been implicated as clinically relevant markers of lower-grade gliomas.

We observed robust coupling between the high- and low-frequency bands of ongoing electrical activity in the human brain. In particular, the phase of the low-frequency theta (4 to 8 hertz) rhythm modulates power in the high gamma (80 to 150 hertz) band of the electrocorticogram, with stronger modulation occurring at higher theta amplitudes. Furthermore, different behavioral tasks evoke distinct patterns of theta/high gamma coupling across the cortex. The results indicate that transient coupling between low- and high-frequency brain rhythms coordinates activity in distributed cortical areas, providing a mechanism for effective communication during cognitive processing in humans.

The prediction of clinical behavior, response to therapy, and outcome of infiltrative glioma is challenging. On the basis of previous studies of tumor biology, we defined five glioma molecular groups with the use of three alterations: mutations in the TERT promoter, mutations in IDH, and codeletion of chromosome arms 1p and 19q (1p/19q codeletion). We tested the hypothesis that within groups based on these features, tumors would have similar clinical variables, acquired somatic alterations, and germline variants.

We leveraged IDH wild-type glioblastomas, derivative neurospheres, and single-cell gene expression profiles to define three tumor-intrinsic transcriptional subtypes designated as proneural, mesenchymal, and classical. Transcriptomic subtype multiplicity correlated with increased intratumoral heterogeneity and presence of tumor microenvironment. In silico cell sorting identified macrophages/microglia, CD4+ T lymphocytes, and neutrophils in the glioma microenvironment. NF1 deficiency resulted in increased tumor-associated macrophages/microglia infiltration. Longitudinal transcriptome analysis showed that expression subtype is retained in 55% of cases. Gene signature-based tumor microenvironment inference revealed a decrease in invading monocytes and a subtype-dependent increase in macrophages/microglia cells upon disease recurrence. Hypermutation at diagnosis or at recurrence associated with CD8+ T cell enrichment. Frequency of M2 macrophages detection associated with short-term relapse after radiation therapy.

The localization of cortical sites essential for language was assessed by stimulation mapping in the left, dominant hemispheres of 117 patients. Sites were related to language when stimulation at a current below the threshold for afterdischarge evoked repeated statistically significant errors in object naming. The language center was highly localized in many patients to form several mosaics of 1 to 2 sq cm, usually one in the frontal and one or more in the temporoparietal lobe. The area of individual mosaics, and the total area related to language was usually much smaller than the traditional Broca-Wernicke areas. There was substantial individual variability in the exact location of language function, some of which correlated with the patient's sex and verbal intelligence. These features were present for patients as young as 4 years and as old as 80 years, and for those with lesions acquired in early life or adulthood. These findings indicate a need for revision of the classical model of language localization. The combination of discrete localization in individual patients but substantial individual variability between patients also has major clinical implications for cortical resections of the dominant hemisphere, for it means that language cannot be reliably localized on anatomic criteria alone. A maximal resection with minimal risk of postoperative aphasia requires individual localization of language with a technique like stimulation mapping.

The value of extent of resection (EOR) in improving survival in patients with glioblastoma multiforme (GBM) remains controversial. Specifically, it is unclear what proportion of contrast-enhancing tumor must be resected for a survival advantage and how much survival improves beyond this threshold. The authors attempt to define these values for the patient with newly diagnosed GBM in the modern neurosurgical era.The authors identified 500 consecutive newly diagnosed patients with supratentorial GBM treated at the University of California, San Francisco between 1997 and 2009. Clinical, radiographic, and outcome parameters were measured for each case, including MR imaging-based volumetric tumor analysis.The patients had a median age of 60 years and presented with a median Karnofsky Performance Scale (KPS) score of 80. The mean clinical follow-up period was 15.3 months, and no patient was unaccounted for. All patients underwent resection followed by chemotherapy and radiation therapy. The median postoperative tumor volume was 2.3 cm(3), equating to a 96% EOR. The median overall survival was 12.2 months. Using Cox proportional hazards analysis, age, KPS score, and EOR were predictive of survival (p < 0.0001). A significant survival advantage was seen with as little as 78% EOR, and stepwise improvement in survival was evident even in the 95%-100% EOR range. A recursive partitioning analysis validated these findings and provided additional risk stratification parameters related to age, EOR, and tumor burden.For patients with newly diagnosed GBMs, aggressive EOR equates to improvement in overall survival, even at the highest levels of resection. Interestingly, subtotal resections as low as 78% also correspond to a survival benefit.

Back with a Vengeance After surgery, gliomas (a type of brain tumor) recur in nearly all patients and often in a more aggressive form. Johnson et al. (p. 189 , published online 12 December 2013) used exome sequencing to explore whether recurrent tumors harbor different mutations than the primary tumors and whether the mutational profile in the recurrences is influenced by postsurgical treatment of patients with temozolomide (TMZ), a chemotherapeutic drug known to damage DNA. In more than 40% of cases, at least half of the mutations in the initial glioma were undetected at recurrence. The recurrent tumors in many of the TMZ-treated patients bore the signature of TMZ-induced mutagenesis and appeared to follow an evolutionary path to high-grade glioma distinct from that in untreated patients.

Purpose The prognostic role of extent of resection (EOR) of low-grade gliomas (LGGs) is a major controversy. We designed a retrospective study to assess the influence of EOR on long-term outcomes of LGGs. Patients and Methods The study population (N = 216) included adults undergoing initial resection of hemispheric LGG. Region-of-interest analysis was performed to measure tumor volumes based on fluid-attenuated inversion-recovery (FLAIR) imaging. Results Median preoperative and postoperative tumor volumes and EOR were 36.6 cm 3 (range, 0.7 to 246.1 cm 3 ), 3.7 cm 3 (range, 0 to 197.8 cm 3 ) and 88.0% (range, 5% to 100%), respectively. There was no operative mortality. New postoperative deficits were noted in 36 patients (17%); however, all but four had complete recovery. There were 34 deaths (16%; median follow-up, 4.4 years). Progression and malignant progression were identified in 95 (44%) and 44 (20%) cases, respectively. Patients with at least 90% EOR had 5- and 8-year overall survival (OS) rates of 97% and 91%, respectively, whereas patients with less than 90% EOR had 5- and 8-year OS rates of 76% and 60%, respectively. After adjusting each measure of tumor burden for age, Karnofsky performance score (KPS), tumor location, and tumor subtype, OS was predicted by EOR (hazard ratio [HR] = 0.972; 95% CI, 0.960 to 0.983; P < .001), log preoperative tumor volume (HR = 4.442; 95% CI, 1.601 to 12.320; P = .004), and postoperative tumor volume (HR = 1.010; 95% CI, 1.001 to 1.019; P = .03), progression-free survival was predicted by log preoperative tumor volume (HR = 2.711; 95% CI, 1.590 to 4.623; P ≤ .001) and postoperative tumor volume (HR = 1.007; 95% CI, 1.001 to 1.014; P = .035), and malignant progression-free survival was predicted by EOR (HR = 0.983; 95% CI, 0.972 to 0.995; P = .005) and log preoperative tumor volume (HR = 3.826; 95% CI, 1.632 to 8.969; P = .002). Conclusion Improved outcome among adult patients with hemispheric LGG is predicted by greater EOR.