Chromosome 21 is the smallest human autosome. An extra copy of chromosome 21 causes Down syndrome, the most frequent genetic cause of significant mental retardation, which affects up to 1 in 700 live births. Several anonymous loci for monogenic disorders and predispositions for common complex disorders have also been mapped to this chromosome, and loss of heterozygosity has been observed in regions associated with solid tumours. Here we report the sequence and gene catalogue of the long arm of chromosome 21. We have sequenced 33,546,361 base pairs (bp) of DNA with very high accuracy, the largest contig being 25,491,867 bp. Only three small clone gaps and seven sequencing gaps remain, comprising about 100 kilobases. Thus, we achieved 99.7% coverage of 21q. We also sequenced 281,116 bp from the short arm. The structural features identified include duplications that are probably involved in chromosomal abnormalities and repeat structures in the telomeric and pericentromeric regions. Analysis of the chromosome revealed 127 known genes, 98 predicted genes and 59 pseudogenes.

Background The genetic cause of intellectual disability in most patients is unclear because of the absence of morphological clues, information about the position of such genes, and suitable screening methods. Our aim was to identify de-novo variants in individuals with sporadic non-syndromic intellectual disability. Methods In this study, we enrolled children with intellectual disability and their parents from ten centres in Germany and Switzerland. We compared exome sequences between patients and their parents to identify de-novo variants. 20 children and their parents from the KORA Augsburg Diabetes Family Study were investigated as controls. Findings We enrolled 51 participants from the German Mental Retardation Network. 45 (88%) participants in the case group and 14 (70%) in the control group had de-novo variants. We identified 87 de-novo variants in the case group, with an exomic mutation rate of 1·71 per individual per generation. In the control group we identified 24 de-novo variants, which is 1·2 events per individual per generation. More participants in the case group had loss-of-function variants than in the control group (20/51 vs 2/20; p=0·022), suggesting their contribution to disease development. 16 patients carried de-novo variants in known intellectual disability genes with three recurrently mutated genes (STXBP1, SYNGAP1, and SCN2A). We deemed at least six loss-of-function mutations in six novel genes to be disease causing. We also identified several missense alterations with potential pathogenicity. Interpretation After exclusion of copy-number variants, de-novo point mutations and small indels are associated with severe, sporadic non-syndromic intellectual disability, accounting for 45–55% of patients with high locus heterogeneity. Autosomal recessive inheritance seems to contribute little in the outbred population investigated. The large number of de-novo variants in known intellectual disability genes is only partially attributable to known non-specific phenotypes. Several patients did not meet the expected syndromic manifestation, suggesting a strong bias in present clinical syndrome descriptions. Funding German Ministry of Education and Research, European Commission 7th Framework Program, and Swiss National Science Foundation.

Abstract The clinical relevance of comprehensive molecular analysis in rare cancers is not established. We analyzed the molecular profiles and clinical outcomes of 1,310 patients (rare cancers, 75.5%) enrolled in a prospective observational study by the German Cancer Consortium that applies whole-genome/exome and RNA sequencing to inform the care of adults with incurable cancers. On the basis of 472 single and six composite biomarkers, a cross-institutional molecular tumor board provided evidence-based management recommendations, including diagnostic reevaluation, genetic counseling, and experimental treatment, in 88% of cases. Recommended therapies were administered in 362 of 1,138 patients (31.8%) and resulted in significantly improved overall response and disease control rates (23.9% and 55.3%) compared with previous therapies, translating into a progression-free survival ratio >1.3 in 35.7% of patients. These data demonstrate the benefit of molecular stratification in rare cancers and represent a resource that may promote clinical trial access and drug approvals in this underserved patient population. Significance: Rare cancers are difficult to treat; in particular, molecular pathogenesis–oriented medical therapies are often lacking. This study shows that whole-genome/exome and RNA sequencing enables molecularly informed treatments that lead to clinical benefit in a substantial proportion of patients with advanced rare cancers and paves the way for future clinical trials. See related commentary by Eggermont et al., p. 2677. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 2659

To report the long-term outcomes from a longitudinal psychosocial study that forms part of the 'Identification of Men with a genetic predisposition to ProstAte Cancer: Targeted Screening in men at higher genetic risk and controls' (IMPACT) study. The IMPACT study is a multi-national study of targeted prostate cancer (PrCa) screening in individuals with a known germline pathogenic variant (GPV) in either the BReast CAncer gene 1 (BRCA1) or the BReast CAncer gene 2 (BRCA2).

The human genome encodes six actin isoforms, produced in a time- and tissue-specific manner during development. Until now mutations in ACTB, encoding beta-cytoplasmic actin (lower case Greek beta-CYA), were exclusively associated with Baraitser-Winter Cerebrofrontofacial syndrome (BWCFF), a complex developmental disorder 1,2. Here, we report 6 patients with de novo heterozygous variants in ACTB, without BWCFF features, who presented with mild microcephaly and thrombocytopenia. Patient primary fibroblasts, utilized to assess the cell-based consequences of these mutations as well as any compensatory effects, show aberrant behavior consistent with a contractile phenotype. A discrete actin filament population, comprising force generating and transmitting actin binding proteins (ABP) that have already been associated with thrombocytopenia, is altered in patient cells. Our results describe a new clinical phenotype associated with ACTB mutations, and identify a cytoskeletal protein interaction network crucial for thrombopoiesis.