Next-generation sequencing (NGS) allows for high-throughput sequencing analysis of large regions of the human genome. We explored the use of targeted NGS for simultaneous testing for multiple mutations in thyroid cancer.A custom panel (ThyroSeq) was designed to target 12 cancer genes with 284 mutational hot spots. Sequencing was performed to analyze DNA from 228 thyroid neoplastic and nonneoplastic samples including 105 frozen, 72 formalin-fixed, and 51 fine-needle aspiration samples representing all major types of thyroid cancer.Only 5-10 ng of input DNA was sufficient for successful analysis of 99.6% of samples. The analytical accuracy for mutation detection was 100% with the sensitivity of 3%-5% of mutant allele. ThyroSeq DNA assay identified mutations in 19 of 27 of classic papillary thyroid carcinomas (PTCs) (70%), 25 of 30 follicular variant PTCs (83%), 14 of 18 conventional (78%) and 7 of 18 oncocytic follicular carcinomas (39%), 3 of 10 poorly differentiated carcinomas (30%), 20 of 27 anaplastic (ATCs) (74%), and 11 of 15 medullary thyroid carcinomas (73%). In contrast, 5 of 83 benign nodules (6%) were positive for mutations. Most tumors had a single mutation, whereas several ATCs and PTCs demonstrated two or three mutations. The most common mutations detected were BRAF and RAS followed by PIK3CA, TP53, TSHR, PTEN, GNAS, CTNNB1, and RET. The BRAF mutant allele frequency was 18%-48% in PTCs and was lower in ATCs.The ThyroSeq NGS panel allows simultaneous testing for multiple mutations with high accuracy and sensitivity, requires a small amount of DNA and can be performed in a variety of thyroid tissue and fine-needle aspiration samples, and provides quantitative assessment of mutant alleles. Using this approach, the point mutations were detected in 30%-83% of specific types of thyroid cancer and in only 6% of benign thyroid nodules and were shown to be present in the majority of cells within the cancer nodule.

Objective DNA-based testing of pancreatic cyst fluid (PCF) is a useful adjunct to the evaluation of pancreatic cysts (PCs). Mutations in KRAS / GNAS are highly specific for intraductal papillary mucinous neoplasms (IPMNs) and mucinous cystic neoplasms (MCNs), while TP53 / PIK3CA / PTEN alterations are associated with advanced neoplasia. A prospective study was performed to evaluate preoperative PCF DNA testing. Design Over 43-months, 626 PCF specimens from 595 patients were obtained by endoscopic ultrasound (EUS)-fine needle aspiration and assessed by targeted next-generation sequencing (NGS). Molecular results were correlated with EUS findings, ancillary studies and follow-up. A separate cohort of 159 PCF specimens was also evaluated for KRAS / GNAS mutations by Sanger sequencing. Results KRAS/GNAS mutations were identified in 308 (49%) PCs, while alterations in TP53/PIK3CA/PTEN were present in 35 (6%) cases. Based on 102 (17%) patients with surgical follow-up, KRAS/GNAS mutations were detected in 56 (100%) IPMNs and 3 (30%) MCNs, and associated with 89% sensitivity and 100% specificity for a mucinous PC. In comparison, KRAS/GNAS mutations by Sanger sequencing had a 65% sensitivity and 100% specificity. By NGS, the combination of KRAS/GNAS mutations and alterations in TP53/PIK3CA/PTEN had an 89% sensitivity and 100% specificity for advanced neoplasia. Ductal dilatation, a mural nodule and malignant cytopathology had lower sensitivities (42%, 32% and 32%, respectively) and specificities (74%, 94% and 98%, respectively). Conclusions In contrast to Sanger sequencing, preoperative NGS of PCF for KRAS / GNAS mutations is highly sensitive for IPMNs and specific for mucinous PCs. In addition, the combination of TP53 / PIK3CA / PTEN alterations is a useful preoperative marker for advanced neoplasia.

Molecular tests have clinical utility for thyroid nodules with indeterminate fine-needle aspiration (FNA) cytology, although their performance requires further improvement. This study evaluated the analytical performance of the newly created ThyroSeq v3 test.ThyroSeq v3 is a DNA- and RNA-based next-generation sequencing assay that analyzes 112 genes for a variety of genetic alterations, including point mutations, insertions/deletions, gene fusions, copy number alterations, and abnormal gene expression, and it uses a genomic classifier (GC) to separate malignant lesions from benign lesions. It was validated in 238 tissue samples and 175 FNA samples with known surgical follow-up. Analytical performance studies were conducted.In the training tissue set of samples, ThyroSeq GC detected more than 100 genetic alterations, including BRAF, RAS, TERT, and DICER1 mutations, NTRK1/3, BRAF, and RET fusions, 22q loss, and gene expression alterations. GC cutoffs were established to distinguish cancer from benign nodules with 93.9% sensitivity, 89.4% specificity, and 92.1% accuracy. This correctly classified most papillary, follicular, and Hurthle cell lesions, medullary thyroid carcinomas, and parathyroid lesions. In the FNA validation set, the GC sensitivity was 98.0%, the specificity was 81.8%, and the accuracy was 90.9%. Analytical accuracy studies demonstrated a minimal required nucleic acid input of 2.5 ng, a 12% minimal acceptable tumor content, and reproducible test results under variable stress conditions.The ThyroSeq v3 GC analyzes 5 different classes of molecular alterations and provides high accuracy for detecting all common types of thyroid cancer and parathyroid lesions. The analytical sensitivity, specificity, and robustness of the test have been successfully validated and indicate its suitability for clinical use. Cancer 2018;124:1682-90. © 2018 American Cancer Society.

Background: Breast cancer is the most common invasive cancer among women worldwide. Next-generation sequencing (NGS) has revolutionized the study of cancer across research labs around the globe, however genomic testing in clinical settings remain limited. Advances in sequencing reliability, pipeline analysis, accumulation of relevant data, and the reduction of costs are rapidly increasing the feasibility of NGS-based clinical decision making. Methods: We report the development of MammaSeq, a breast cancer specific NGS panel, targeting 79 genes and 1369 mutations, optimized for use in primary and metastatic breast cancer. To validate the panel, 46 solid tumor and 14 plasma circulating-free cfDNA samples were sequenced to a mean depth of 2311X and 1820 X respectively. Variants were called using Ion Torrent Suite 4.0 and annotated with cravat CHASM. CNVKit was used to call copy number variants in the solid tumor cohort. The oncoKB Precision Oncology Database was used to identify clinically actionable variants. ddPCR was used to validate select cfDNA mutations. Results: In cohorts of 46 solid tumors and 14 cfDNA samples from patients with advanced breast cancer we identified 592 and 43 protein coding mutations. Mutations per sample in the solid tumor cohort ranged from 1 to 128 (median 3) and the cfDNA cohort ranged from 0 to 26 (median 2.5). Copy number analysis in the solid tumor cohort identified 46 amplifications and 35 deletions. We identified 26 clinically actionable variants (levels 1-3) annotated by OncoKB, distributed across 20 out of 46 cases (40%), in the solid tumor cohort. Allele frequencies of ESR1 and FOXA1 mutations correlated with CA.27.29 levels in patient matched blood draws. Conclusions: In solid tumors biopsies and cfDNA, MammaSeq detects clinicaly actionable mutations (oncoKB levels 1-3) in 22/46 (48%) solid tumors and in 4/14 (29%) of cfDNA samples. MammaSeq is a targeted panel suitable for clinically actionable mutation detection in breast cancer.