Uterine leiomyomas are benign but affect the health of millions of women. A better understanding of the molecular mechanisms involved may provide clues to the prevention and treatment of these lesions.We performed whole-genome sequencing and gene-expression profiling of 38 uterine leiomyomas and the corresponding myometrium from 30 women.Identical variants observed in some separate tumor nodules suggested that these nodules have a common origin. Complex chromosomal rearrangements resembling chromothripsis were a common feature of leiomyomas. These rearrangements are best explained by a single event of multiple chromosomal breaks and random reassembly. The rearrangements created tissue-specific changes consistent with a role in the initiation of leiomyoma, such as translocations of the HMGA2 and RAD51B loci and aberrations at the COL4A5-COL4A6 locus, and occurred in the presence of normal TP53 alleles. In some cases, separate events had occurred more than once in single tumor-cell lineages.Chromosome shattering and reassembly resembling chromothripsis (a single genomic event that results in focal losses and rearrangements in multiple genomic regions) is a major cause of chromosomal abnormalities in uterine leiomyomas; we propose that tumorigenesis occurs when tissue-specific tumor-promoting changes are formed through these events. Chromothripsis has previously been associated with aggressive cancer; its common occurrence in leiomyomas suggests that it also has a role in the genesis and progression of benign tumors. We observed that multiple separate tumors could be seeded from a single lineage of uterine leiomyoma cells. (Funded by the Academy of Finland Center of Excellence program and others.).

Uterine leiomyomas are common benign smooth muscle tumors that impose a major burden on women's health. Recent sequencing studies have revealed recurrent and mutually exclusive mutations in leiomyomas, suggesting the involvement of molecularly distinct pathways. In this study, we explored transcriptional differences among leiomyomas harboring different genetic drivers, including high mobility group AT-hook 2 (HMGA2) rearrangements, mediator complex subunit 12 (MED12) mutations, biallelic inactivation of fumarate hydratase (FH), and collagen, type IV, alpha 5 and collagen, type IV, alpha 6 (COL4A5-COL4A6) deletions. We also explored the transcriptional consequences of 7q22, 22q, and 1p deletions, aiming to identify possible target genes. We investigated 94 leiomyomas and 60 corresponding myometrial tissues using exon arrays, whole genome sequencing, and SNP arrays. This integrative approach revealed subtype-specific expression changes in key driver pathways, including Wnt/β-catenin, Prolactin, and insulin-like growth factor (IGF)1 signaling. Leiomyomas with HMGA2 aberrations displayed highly significant up-regulation of the proto-oncogene pleomorphic adenoma gene 1 (PLAG1), suggesting that HMGA2 promotes tumorigenesis through PLAG1 activation. This was supported by the identification of genetic PLAG1 alterations resulting in expression signatures as seen in leiomyomas with HMGA2 aberrations. RAD51 paralog B (RAD51B), the preferential translocation partner of HMGA2, was up-regulated in MED12 mutant lesions, suggesting a role for this gene in the genesis of leiomyomas. FH-deficient leiomyomas were uniquely characterized by activation of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) target genes, supporting the hypothesis that accumulation of fumarate leads to activation of the oncogenic transcription factor NRF2. This study emphasizes the need for molecular stratification in leiomyoma research and possibly in clinical practice as well. Further research is needed to determine whether the candidate biomarkers presented herein can provide guidance for managing the millions of patients affected by these lesions.

Uterine leiomyomas (ULs) are benign tumors that are a major burden to women's health. A genome-wide association study on 5,417 UL cases and 331,791 controls was performed, followed by replication of the genomic risk in two cohorts. Effects of the identified risk alleles were evaluated in view of molecular and clinical features. Five loci displayed a genome-wide significant association; the previously reported TNRC6B, and four novel loci ESR1 (ERα), WT1, WNT4, and ATM. The sixth hit TERT is also a conceivable target. The combined polygenic risk contributed by these loci was associated with MED12 mutation-positive tumors. The findings link genes for uterine development and genetic stability to leiomyomagenesis. While the fundamental role of sex hormones in UL aetiology has been clear, this work reveals a connection to estrogen receptor alpha on genetic level and suggests that determinants of UL growth associated with estrogen exposure have an inherited component.