Abstract Cholangiocarcinoma (CCA) is a hepatobiliary malignancy exhibiting high incidence in countries with endemic liver-fluke infection. We analyzed 489 CCAs from 10 countries, combining whole-genome (71 cases), targeted/exome, copy-number, gene expression, and DNA methylation information. Integrative clustering defined 4 CCA clusters—fluke-positive CCAs (clusters 1/2) are enriched in ERBB2 amplifications and TP53 mutations; conversely, fluke-negative CCAs (clusters 3/4) exhibit high copy-number alterations and PD-1/PD-L2 expression, or epigenetic mutations (IDH1/2, BAP1) and FGFR/PRKA-related gene rearrangements. Whole-genome analysis highlighted FGFR2 3′ untranslated region deletion as a mechanism of FGFR2 upregulation. Integration of noncoding promoter mutations with protein–DNA binding profiles demonstrates pervasive modulation of H3K27me3-associated sites in CCA. Clusters 1 and 4 exhibit distinct DNA hypermethylation patterns targeting either CpG islands or shores—mutation signature and subclonality analysis suggests that these reflect different mutational pathways. Our results exemplify how genetics, epigenetics, and environmental carcinogens can interplay across different geographies to generate distinct molecular subtypes of cancer. Significance: Integrated whole-genome and epigenomic analysis of CCA on an international scale identifies new CCA driver genes, noncoding promoter mutations, and structural variants. CCA molecular landscapes differ radically by etiology, underscoring how distinct cancer subtypes in the same organ may arise through different extrinsic and intrinsic carcinogenic processes. Cancer Discov; 7(10); 1116–35. ©2017 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1047

Abstract Gastric cancer heterogeneity represents a barrier to disease management. We generated a comprehensive single-cell atlas of gastric cancer (>200,000 cells) comprising 48 samples from 31 patients across clinical stages and histologic subtypes. We identified 34 distinct cell-lineage states including novel rare cell populations. Many lineage states exhibited distinct cancer-associated expression profiles, individually contributing to a combined tumor-wide molecular collage. We observed increased plasma cell proportions in diffuse-type tumors associated with epithelial-resident KLF2 and stage-wise accrual of cancer-associated fibroblast subpopulations marked by high INHBA and FAP coexpression. Single-cell comparisons between patient-derived organoids (PDO) and primary tumors highlighted inter- and intralineage similarities and differences, demarcating molecular boundaries of PDOs as experimental models. We complemented these findings by spatial transcriptomics, orthogonal validation in independent bulk RNA-sequencing cohorts, and functional demonstration using in vitro and in vivo models. Our results provide a high-resolution molecular resource of intra- and interpatient lineage states across distinct gastric cancer subtypes. Significance: We profiled gastric malignancies at single-cell resolution and identified increased plasma cell proportions as a novel feature of diffuse-type tumors. We also uncovered distinct cancer-associated fibroblast subtypes with INHBA–FAP-high cell populations as predictors of poor clinical prognosis. Our findings highlight potential origins of deregulated cell states in the gastric tumor ecosystem. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 587

Abstract Background Enhancers are distal cis -regulatory elements required for cell-specific gene expression and cell fate determination. In cancer, enhancer variation has been proposed as a major cause of inter-patient heterogeneity – however, most predicted enhancer regions remain to be functionally tested. Results Analyzing 128 epigenomic histone modification profiles of primary GC samples, normal gastric tissues, and GC cell lines, we report a comprehensive catalog of 75,730 recurrent predicted enhancers, the majority of which are tumor-associated in vivo (>50,000) and associated with lower somatic mutation rates inferred by whole-genome sequencing. Applying Capture-based Self-Transcribing Active Regulatory Region sequencing (CapSTARR-seq) to the enhancer catalog, we observed significant correlations between CapSTARR-seq functional activity and H3K27ac/H3K4me1 levels. Super-enhancer regions exhibited increased CapSTARR-seq signals compared to regular enhancers even when decoupled from native chromatin contexture. We show that combining histone modification and CapSTARR-seq functional enhancer data improves the prediction of enhancer-promoter interactions and pinpointing of germline single nucleotide polymorphisms (SNPs), somatic copy number alterations (SCNAs), and trans -acting TFs involved in GC expression. Specifically, we identified cancer-relevant genes (e.g. ING1 , ARL4C ) whose expression between patients is influenced by enhancer differences in genomic copy number and germline SNPs, and HNF4α as a master trans -acting factor associated with GC enhancer heterogeneity. Conclusions Our study indicates that combining histone modification and functional assay data may provide a more accurate metric to assess enhancer activity than either platform individually, and provides insights into the relative contribution of genetic ( cis ) and regulatory ( trans ) mechanisms to GC enhancer functional heterogeneity.