Gastric cancer is a leading cause of cancer deaths, but analysis of its molecular and clinical characteristics has been complicated by histological and aetiological heterogeneity. Here we describe a comprehensive molecular evaluation of 295 primary gastric adenocarcinomas as part of The Cancer Genome Atlas (TCGA) project. We propose a molecular classification dividing gastric cancer into four subtypes: tumours positive for Epstein-Barr virus, which display recurrent PIK3CA mutations, extreme DNA hypermethylation, and amplification of JAK2, CD274 (also known as PD-L1) and PDCD1LG2 (also known as PD-L2); microsatellite unstable tumours, which show elevated mutation rates, including mutations of genes encoding targetable oncogenic signalling proteins; genomically stable tumours, which are enriched for the diffuse histological variant and mutations of RHOA or fusions involving RHO-family GTPase-activating proteins; and tumours with chromosomal instability, which show marked aneuploidy and focal amplification of receptor tyrosine kinases. Identification of these subtypes provides a roadmap for patient stratification and trials of targeted therapies.

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.

Highlights•SCCs show chromosome or methylation alterations affecting multiple related genes•These regulate squamous stemness, differentiation, growth, survival, and inflammation•Copy-quiet SCCs have hypermethylated (FANCF, TET1) or mutated (CASP8, MAPK-RAS) genes•Potential targets include ΔNp63, WEE1, IAPs, PI3K-mTOR/MAPK, and immune responsesSummaryThis 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.Graphical abstract

Abstract Chromosomal rearrangements are initiating events in acute lymphoblastic leukaemia (ALL). Here using RNA sequencing of 560 ALL cases, we identify rearrangements between MEF2D (myocyte enhancer factor 2D) and five genes ( BCL9 , CSF1R , DAZAP1 , HNRNPUL1 and SS18 ) in 22 B progenitor ALL (B-ALL) cases with a distinct gene expression profile, the most common of which is MEF2D-BCL9 . Examination of an extended cohort of 1,164 B-ALL cases identified 30 cases with MEF2D rearrangements, which include an additional fusion partner, FOXJ2 ; thus, MEF2D- rearranged cases comprise 5.3% of cases lacking recurring alterations. MEF2D- rearranged ALL is characterized by a distinct immunophenotype, DNA copy number alterations at the rearrangement sites, older diagnosis age and poor outcome. The rearrangements result in enhanced MEF2D transcriptional activity, lymphoid transformation, activation of HDAC9 expression and sensitive to histone deacetylase inhibitor treatment. Thus, MEF2D- rearranged ALL represents a distinct form of high-risk leukaemia, for which new therapeutic approaches should be considered.

Abstract Manual interpretation of variants remains rate limiting in precision oncology. The increasing scale and complexity of molecular data generated from comprehensive sequencing of cancer samples requires advanced interpretative platforms as precision oncology expands beyond individual patients to entire populations. To address this unmet need, we created the Platform for Oncogenomic Reporting and Interpretation (PORI), comprising an analytic framework created to facilitate the interpretation and reporting of somatic variants in cancer. PORI is unique in its integration of reporting and graph knowledge base tools combined with support for manual curation at the reporting stage. PORI represents one of the first open-source platform alternatives to commercial reporting solutions suitable for comprehensive genomic data sets in precision oncology. We demonstrate the utility of PORI by matching 9,961 TCGA tumours to the graph knowledge base, revealing that 88.2% have at least one potentially targetable alteration, and making available reports describing select individual samples.