Activation of telomere maintenance mechanisms—caused by novel somatic rearrangements of TERT, by MYCN amplification, or ATRX mutations—is a hallmark of high-risk neuroblastomas. About half of individuals with neuroblastomas — paediatric tumours of the sympathetic nervous system — are at high risk of poor clinical outcomes. These authors sequence 39 such neuroblastoma tumours, along with 17 low-risk types, and find that about one-quarter of the former have rearrangements near the telomerase reverse transcriptase (TERT) gene that are absent in the latter. TERT-rearranged neuroblastoma cell lines had higher levels of enzymatic telomerase activity than those lacking such rearrangements. These findings suggest that further development of inhibitors of the protein telomerase may lead to a novel therapeutic option for the most aggressive subgroup of this disease. Neuroblastoma is a malignant paediatric tumour of the sympathetic nervous system1. Roughly half of these tumours regress spontaneously or are cured by limited therapy. By contrast, high-risk neuroblastomas have an unfavourable clinical course despite intensive multimodal treatment, and their molecular basis has remained largely elusive2,3,4. Here we have performed whole-genome sequencing of 56 neuroblastomas (high-risk, n = 39; low-risk, n = 17) and discovered recurrent genomic rearrangements affecting a chromosomal region at 5p15.33 proximal of the telomerase reverse transcriptase gene (TERT). These rearrangements occurred only in high-risk neuroblastomas (12/39, 31%) in a mutually exclusive fashion with MYCN amplifications and ATRX mutations, which are known genetic events in this tumour type1,2,5. In an extended case series (n = 217), TERT rearrangements defined a subgroup of high-risk tumours with particularly poor outcome. Despite a large structural diversity of these rearrangements, they all induced massive transcriptional upregulation of TERT. In the remaining high-risk tumours, TERT expression was also elevated in MYCN-amplified tumours, whereas alternative lengthening of telomeres was present in neuroblastomas without TERT or MYCN alterations, suggesting that telomere lengthening represents a central mechanism defining this subtype. The 5p15.33 rearrangements juxtapose the TERT coding sequence to strong enhancer elements, resulting in massive chromatin remodelling and DNA methylation of the affected region. Supporting a functional role of TERT, neuroblastoma cell lines bearing rearrangements or amplified MYCN exhibited both upregulated TERT expression and enzymatic telomerase activity. In summary, our findings show that remodelling of the genomic context abrogates transcriptional silencing of TERT in high-risk neuroblastoma and places telomerase activation in the centre of transformation in a large fraction of these tumours.

A systematic look at a childhood tumor Neuroblastomas—the most common tumor type in infants—develop from fetal nerve cells, and their clinical course is highly variable. Some neuroblastomas are fatal despite treatment, whereas others respond well to treatment and some undergo spontaneous regression without treatment. Ackermann et al. sequenced more than 400 pretreatment neuroblastomas and identified molecular features that characterize the three distinct clinical outcomes. Low-risk tumors lack telomere maintenance mechanisms, intermediate-risk tumors harbor telomere maintenance mechanisms, and high-risk tumors harbor telomere maintenance mechanisms in combination with RAS and/or p53 pathway mutations. Science , this issue p. 1165

Abstract Aberrant expression of MYC family members predicts poor clinical outcome in many human cancers. Oncogenic MYC profoundly alters metabolism and mediates an antioxidant response to maintain redox balance. Here we show that MYC induces massive lipid peroxidation upon depletion of cysteine, the rate-limiting amino acid for glutathione biosynthesis and sensitizes cells to ferroptosis, an oxidative, non-apoptotic and irondependent type of cell death. In MYCN -amplified childhood neuroblastoma, MYCN mediates resistance to ferroptosis by activating transsulfuration of methionine to cysteine. MYCN may contribute to spontaneous tumor regression in low-risk neuroblastomas by promoting ferroptosis in cells with epigenetically silenced cystathionine-beta-synthase, the rate-limiting enzyme for transsulfuration. We identified enzymes and antiporter proteins crucial to ferroptotic escape, providing multiple previously unknown sites that may be acted on therapeutically.

Deciphering principles of inter-individual tumor heterogeneity is essential for refinement of personalized anti-cancer therapy. Unlike cancers of adulthood, pediatric malignancies including Ewing sarcoma (EwS) feature a striking paucity of somatic alterations except for pathognomonic driver-mutations that cannot explain overt variations in clinical outcome. Here we demonstrate in the EwS model how cooperation of a dominant oncogene and regulatory variants determine tumor growth, patient survival and drug response. We show that binding of the oncogenic EWSR1-FLI1 fusion transcription factor to a polymorphic enhancer-like DNA element controls expression of the transcription factor MYBL2, whose high expression promotes poor patient outcome via activation of pro-proliferative signatures. Analysis of paired germline and tumor whole-genome sequencing data revealed that regulatory variability at this locus is inherited via the germline. CRISPR-mediated interference with this regulatory element almost abolished MYBL2 transcription, and MYBL2 knockdown decreased cell proliferation, cell survival and tumorigenicity of EwS cells. Combined RNA- and ChIP-seq analyses as well as functional experiments and clinical data identified CCNF, BIRC5 and AURKB as direct MYBL2 targets and critical mediators of its phenotype. In drug-response experiments, high MYBL2 levels sensitized EwS cells for inhibition of its activating cyclin dependent kinase CDK2 in vitro and in vivo, suggesting MYBL2 as a predictive biomarker for targeted anti-CDK2-therapy. Collectively, our findings establish cooperation of somatic mutations and regulatory germline variants as a major determinant of tumor progression and indicate the importance of integrating the regulatory genome in the process of developing new diagnostic and/or therapeutic strategies to fully harness the potential of precision medicine.