David Ellison and colleagues report whole-genome sequencing of pediatric low-grade gliomas, the most common pediatric brain tumor. They identify a range of genomic alterations, including recurrent and mutually exclusive duplications of the FGFR1 region encoding the tyrosine kinase domain and rearrangements of MYB. The most common pediatric brain tumors are low-grade gliomas (LGGs). We used whole-genome sequencing to identify multiple new genetic alterations involving BRAF, RAF1, FGFR1, MYB, MYBL1 and genes with histone-related functions, including H3F3A and ATRX, in 39 LGGs and low-grade glioneuronal tumors (LGGNTs). Only a single non-silent somatic alteration was detected in 24 of 39 (62%) tumors. Intragenic duplications of the portion of FGFR1 encoding the tyrosine kinase domain (TKD) and rearrangements of MYB were recurrent and mutually exclusive in 53% of grade II diffuse LGGs. Transplantation of Trp53-null neonatal astrocytes expressing FGFR1 with the duplication involving the TKD into the brains of nude mice generated high-grade astrocytomas with short latency and 100% penetrance. FGFR1 with the duplication induced FGFR1 autophosphorylation and upregulation of the MAPK/ERK and PI3K pathways, which could be blocked by specific inhibitors. Focusing on the therapeutically challenging diffuse LGGs, our study of 151 tumors has discovered genetic alterations and potential therapeutic targets across the entire range of pediatric LGGs and LGGNTs.

Purpose To compare clinical features and outcomes of adults and children reported to have rhabdomyosarcoma. Patients and Methods We analyzed data from 1,071 adults (age > 19 years) and 1,529 children (age ≤ 19 years) reported in the public-access Surveillance, Epidemiology and End Results database as having rhabdomyosarcoma, diagnosed from 1973 to 2005. Survival estimates were determined using survival time with the end point being death from any cause. Results Adults with rhabdomyosarcoma had significantly worse outcome than children (5-year overall survival rates, 27% ± 1.4% and 61% ± 1.4%, respectively; P < .0001). Tumors in adults were more likely to be at an unfavorable site (65% v 55%; P < .0001) and to have histologies that are unusual during childhood, particularly the pleomorphic subtype (19%) and not otherwise specified (43%). Regional and distant spread was not more frequent in adults. Adults had significantly worse outcome than children with similar tumors. The most significant difference was in localized disease; 5-year survival estimates were 82% ± 2.0% for children and 47% ± 2.9% for adults (P < .0001). Multivariate analysis showed that age, histologic subtype, primary site location, stage, and local control with surgery and/or radiation were significant predictors of survival. However, alveolar subtype and unfavorable primary site lost significance when analysis was restricted to adults. Conclusion Adults reported to have rhabdomyosarcoma had worse survival than children with similar tumors. Predictors of poor outcome in children were valid in adults except for alveolar histology and unfavorable tumor site.

Purpose Two phase II studies assessed the efficacy of vismodegib, a sonic hedgehog (SHH) pathway inhibitor that binds smoothened (SMO), in pediatric and adult recurrent medulloblastoma (MB). Patients and Methods Adult patients enrolled onto PBTC-025B and pediatric patients enrolled onto PBTC-032 were treated with vismodegib (150 to 300 mg/d). Protocol-defined response, which had to be sustained for 8 weeks, was confirmed by central neuroimaging review. Molecular tests to identify patterns of response and insensitivity were performed when tissue was available. Results A total of 31 patients were enrolled onto PBTC-025B, and 12 were enrolled onto PBTC-032. Three patients in PBTC-025B and one in PBTC-032, all with SHH-subgroup MB (SHH-MB), exhibited protocol-defined responses. Progression-free survival (PFS) was longer in those with SHH-MB than in those with non-SHH–MB, and prolonged disease stabilization occurred in 41% of patient cases of SHH-MB. Among those with SHH-MB, loss of heterozygosity of PTCH1 was associated with prolonged PFS, and diffuse staining of P53 was associated with reduced PFS. Whole-exome sequencing identified mutations in SHH genes downstream from SMO in four of four tissue samples from nonresponders and upstream of SMO in two of four patients with favorable responses. Conclusion Vismodegib exhibits activity against adult recurrent SHH-MB but not against recurrent non-SHH–MB. Inadequate accrual of pediatric patients precluded conclusions in this population. Molecular analyses support the hypothesis that SMO inhibitor activity depends on the genomic aberrations within the tumor. Such inhibitors should be advanced in SHH-MB studies; however, molecular and genomic work remains imperative to identify target populations that will truly benefit.

Summary

Background

 Paediatric low-grade glioma is the most common CNS tumour of childhood. Although overall survival is good, disease often recurs. No single universally accepted treatment exists for these patients; however, standard cytotoxic chemotherapies are generally used. We aimed to assess the activity of selumetinib, a MEK1/2 inhibitor, in these patients. 

Methods

 The Pediatric Brain Tumor Consortium performed a multicentre, phase 2 study in patients with paediatric low-grade glioma in 11 hospitals in the USA. Patients aged 3–21 years with a Lansky or Karnofsky performance score greater than 60 and the presence of recurrent, refractory, or progressive paediatric low-grade glioma after at least one standard therapy were eligible for inclusion. Patients were assigned to six unique strata according to histology, tumour location, NF1 status, and BRAF aberration status; herein, we report the results of strata 1 and 3. Stratum 1 comprised patients with WHO grade I pilocytic astrocytoma harbouring either one of the two most common BRAF aberrations (KIAA1549–BRAF fusion or the BRAF^V600E [Val600Glu] mutation). Stratum 3 comprised patients with any neurofibromatosis type 1 (NF1)-associated paediatric low-grade glioma (WHO grades I and II). Selumetinib was provided as capsules given orally at the recommended phase 2 dose of 25 mg/m² twice daily in 28-day courses for up to 26 courses. The primary endpoint was the proportion of patients with a stratum-specific objective response (partial response or complete response), as assessed by the local site and sustained for at least 8 weeks. All responses were reviewed centrally. All eligible patients who initiated treatment were evaluable for the activity and toxicity analyses. Although the trial is ongoing in other strata, enrolment and planned follow-up is complete for strata 1 and 3. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01089101. 

Findings

 Between July 25, 2013, and June 12, 2015, 25 eligible and evaluable patients were accrued to stratum 1, and between Aug 28, 2013, and June 25, 2015, 25 eligible and evaluable patients were accrued to stratum 3. In stratum 1, nine (36% [95% CI 18–57]) of 25 patients achieved a sustained partial response. The median follow-up for the 11 patients who had not had a progression event by Aug 9, 2018, was 36·40 months (IQR 21·72–45·59). In stratum 3, ten (40% [21–61]) of 25 patients achieved a sustained partial response; median follow-up was 48·60 months (IQR 39·14–51·31) for the 17 patients without a progression event by Aug 9, 2018. The most frequent grade 3 or worse adverse events were elevated creatine phosphokinase (five [10%]) and maculopapular rash (five [10%]). No treatment-realted deaths were reported. 

Interpretation

 Selumetinib is active in recurrent, refractory, or progressive pilocytic astrocytoma harbouring common BRAF aberrations and NF1-associated paediatric low-grade glioma. These results show that selumetinib could be an alternative to standard chemotherapy for these subgroups of patients, and have directly led to the development of two Children's Oncology Group phase 3 studies comparing standard chemotherapy to selumetinib in patients with newly diagnosed paediatric low-grade glioma both with and without NF1. 

Funding

 National Cancer Institute Cancer Therapy Evaluation Program, the American Lebanese Syrian Associated Charities, and AstraZeneca.

Low-grade neuroepithelial tumors (LGNTs) are diverse CNS tumors presenting in children and young adults, often with a history of epilepsy. While the genetic profiles of common LGNTs, such as the pilocytic astrocytoma and 'adult-type' diffuse gliomas, are largely established, those of uncommon LGNTs remain to be defined. In this study, we have used massively parallel sequencing and various targeted molecular genetic approaches to study alterations in 91 LGNTs, mostly from children but including young adult patients. These tumors comprise dysembryoplastic neuroepithelial tumors (DNETs; n = 22), diffuse oligodendroglial tumors (d-OTs; n = 20), diffuse astrocytomas (DAs; n = 17), angiocentric gliomas (n = 15), and gangliogliomas (n = 17). Most LGNTs (84 %) analyzed by whole-genome sequencing (WGS) were characterized by a single driver genetic alteration. Alterations of FGFR1 occurred frequently in LGNTs composed of oligodendrocyte-like cells, being present in 82 % of DNETs and 40 % of d-OTs. In contrast, a MYB-QKI fusion characterized almost all angiocentric gliomas (87 %), and MYB fusion genes were the most common genetic alteration in DAs (41 %). A BRAF:p.V600E mutation was present in 35 % of gangliogliomas and 18 % of DAs. Pathogenic alterations in FGFR1/2/3, BRAF, or MYB/MYBL1 occurred in 78 % of the series. Adult-type d-OTs with an IDH1/2 mutation occurred in four adolescents, the youngest aged 15 years at biopsy. Despite a detailed analysis, novel genetic alterations were limited to two fusion genes, EWSR1-PATZ1 and SLMAP-NTRK2, both in gangliogliomas. Alterations in BRAF, FGFR1, or MYB account for most pathogenic alterations in LGNTs, including pilocytic astrocytomas, and alignment of these genetic alterations and cytologic features across LGNTs has diagnostic implications. Additionally, therapeutic options based upon targeting the effects of these alterations are already in clinical trials.

Pediatric low-grade gliomas (pLGG) are frequently driven by genetic alterations in the RAS-mitogen-activated protein kinase (RAS/MAPK) pathway yet show unexplained variability in their clinical outcome. To address this, we characterized a cohort of >1,000 clinically annotated pLGG. Eighty-four percent of cases harbored a driver alteration, while those without an identified alteration also often exhibited upregulation of the RAS/MAPK pathway. pLGG could be broadly classified based on their alteration type. Rearrangement-driven tumors were diagnosed at a younger age, enriched for WHO grade I histology, infrequently progressed, and rarely resulted in death as compared with SNV-driven tumors. Further sub-classification of clinical-molecular correlates stratified pLGG into risk categories. These data highlight the biological and clinical differences between pLGG subtypes and opens avenues for future treatment refinement.

Purpose BRAF V600E is a potentially highly targetable mutation detected in a subset of pediatric low-grade gliomas (PLGGs). Its biologic and clinical effect within this diverse group of tumors remains unknown. Patients and Methods A combined clinical and genetic institutional study of patients with PLGGs with long-term follow-up was performed (N = 510). Clinical and treatment data of patients with BRAF V600E mutated PLGG (n = 99) were compared with a large international independent cohort of patients with BRAF V600E mutated-PLGG (n = 180). Results BRAF V600E mutation was detected in 69 of 405 patients (17%) with PLGG across a broad spectrum of histologies and sites, including midline locations, which are not often routinely biopsied in clinical practice. Patients with BRAF V600E PLGG exhibited poor outcomes after chemotherapy and radiation therapies that resulted in a 10-year progression-free survival of 27% (95% CI, 12.1% to 41.9%) and 60.2% (95% CI, 53.3% to 67.1%) for BRAF V600E and wild-type PLGG, respectively ( P < .001). Additional multivariable clinical and molecular stratification revealed that the extent of resection and CDKN2A deletion contributed independently to poor outcome in BRAF V600E PLGG. A similar independent role for CDKN2A and resection on outcome were observed in the independent cohort. Quantitative imaging analysis revealed progressive disease and a lack of response to conventional chemotherapy in most patients with BRAF V600E PLGG. Conclusion BRAF V600E PLGG constitutes a distinct entity with poor prognosis when treated with current adjuvant therapy.

Activation of the mitogen-activated protein kinase pathway is important for growth of pediatric low-grade gliomas (LGGs). The aim of this study was to determine the recommended phase II dose (RP2D) and the dose-limiting toxicities (DLTs) of the MEK inhibitor selumetinib in children with progressive LGG. Selumetinib was administered orally starting at 33 mg/m2/dose b.i.d., using the modified continual reassessment method. Pharmacokinetic analysis was performed during the first course. BRAF aberrations in tumor tissue were determined by real-time polymerase chain reaction and fluorescence in situ hybridization. Thirty-eight eligible subjects were enrolled. Dose levels 1 and 2 (33 and 43 mg/m2/dose b.i.d.) were excessively toxic. DLTs included grade 3 elevated amylase/lipase (n = 1), headache (n = 1), mucositis (n = 2), and grades 2–3 rash (n = 6). At dose level 0 (25 mg/m2/dose b.i.d, the RP2D), only 3 of 24 subjects experienced DLTs (elevated amylase/lipase, rash, and mucositis). At the R2PD, the median (range) area under the curve (AUC0-∞) and apparent oral clearance of selumetinib were 3855 ng*h/mL (1780 to 7250 ng × h/mL) and 6.5 L × h−1 × m−2 (3.4 to 14.0 L × h−1 × m−2), respectively. Thirteen of 19 tumors had BRAF abnormalities. Among the 5 (20%) of 25 subjects with sustained partial responses, all at the RP2D, 4 had BRAF aberrations, 1 had insufficient tissue. Subjects received a median of 13 cycles (range: 1–26). Fourteen (37%) completed all protocol treatment (26 cycles [n = 13], 13 cycles [n = 1]) with at least stable disease; 2-year progression-free survival at the RP2D was 69 ± SE 9.8%. Selumetinib has promising antitumor activity in children with LGG. Rash and mucositis were the most common DLTs.