Sporadic vascular malformations (VMs) are complex congenital anomalies of blood vessels that lead to stroke, life-threatening bleeds, disfigurement, overgrowth, and/or pain. Therapeutic options are severely limited, and multidisciplinary management remains challenging, particularly for high-flow arteriovenous malformations (AVM).To investigate the pathogenesis of sporadic intracranial and extracranial VMs in 160 children in which known genetic causes had been excluded, we sequenced DNA from affected tissue and optimized analysis for detection of low mutant allele frequency.We discovered multiple mosaic-activating variants in 4 genes of the RAS/MAPK pathway, KRAS, NRAS, BRAF, and MAP2K1, a pathway commonly activated in cancer and responsible for the germline RAS-opathies. These variants were more frequent in high-flow than low-flow VMs. In vitro characterization and 2 transgenic zebrafish AVM models that recapitulated the human phenotype validated the pathogenesis of the mutant alleles. Importantly, treatment of AVM-BRAF mutant zebrafish with the BRAF inhibitor vemurafinib restored blood flow in AVM.Our findings uncover a major cause of sporadic VMs of different clinical types and thereby offer the potential of personalized medical treatment by repurposing existing licensed cancer therapies.This work was funded or supported by grants from the AVM Butterfly Charity, the Wellcome Trust (UK), the Medical Research Council (UK), the UK National Institute for Health Research, the L'Oreal-Melanoma Research Alliance, the European Research Council, and the National Human Genome Research Institute (US).

Abstract Infant high-grade gliomas appear clinically distinct from their counterparts in older children, indicating that histopathologic grading may not accurately reflect the biology of these tumors. We have collected 241 cases under 4 years of age, and carried out histologic review, methylation profiling, and custom panel, genome, or exome sequencing. After excluding tumors representing other established entities or subgroups, we identified 130 cases to be part of an “intrinsic” spectrum of disease specific to the infant population. These included those with targetable MAPK alterations, and a large proportion of remaining cases harboring gene fusions targeting ALK (n = 31), NTRK1/2/3 (n = 21), ROS1 (n = 9), and MET (n = 4) as their driving alterations, with evidence of efficacy of targeted agents in the clinic. These data strongly support the concept that infant gliomas require a change in diagnostic practice and management. Significance: Infant high-grade gliomas in the cerebral hemispheres comprise novel subgroups, with a prevalence of ALK, NTRK1/2/3, ROS1, or MET gene fusions. Kinase fusion–positive tumors have better outcome and respond to targeted therapy clinically. Other subgroups have poor outcome, with fusion-negative cases possibly representing an epigenetically driven pluripotent stem cell phenotype. See related video: https://vimeo.com/438254885 See related commentary by Szulzewsky and Cimino, p. 904. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 890

Background. An 18-month-old boy developed encephalopathy, for which extensive investigation failed to identify an etiology, 6 weeks after stem cell transplant. To exclude a potential infectious cause, we performed high-throughput RNA sequencing on brain biopsy.

ABSTRACT Argininosuccinate lyase (ASL) belongs to the liver-based urea cycle detoxifying ammonia, and the citrulline-nitric oxide cycle synthesising nitric oxide (NO). ASL-deficient patients present argininosuccinic aciduria characterised by hyperammonaemia and a multi-organ disease with neurocognitive impairment. Current therapeutic guidelines aim to control ammonaemia without considering the systemic NO imbalance. Here, we observed a neuronal disease with oxidative/nitrosative stress in ASL-deficient mouse brains. A single systemic injection of gene therapy mediated by an adeno-associated viral vector serotype 8 (AAV8) in adult or neonatal mice demonstrated the long-term correction of the urea cycle and the citrulline-NO cycle in the brain, respectively. The neuronal disease persisted if ammonaemia only was normalised but was dramatically reduced after correction of both ammonaemia and neuronal ASL activity. This was correlated with behavioural improvement and a decrease of the cortical cell death rate. Thus, the cerebral disease in argininosuccinic aciduria involves neuronal oxidative/nitrosative stress not mediated by hyperammonaemia, which is reversed by AAV gene transfer targeting the brain and the liver, acting on two different metabolic pathways via a single vector delivered systemically. This approach provides new hope for hepatocerebral metabolic diseases.