Congenital melanocytic nevi (CMN) can be associated with neurological abnormalities and an increased risk of melanoma. Mutations in NRAS, BRAF, and Tp53 have been described in individual CMN samples; however, their role in the pathogenesis of multiple CMN within the same subject and development of associated features has not been clear. We hypothesized that a single postzygotic mutation in NRAS could be responsible for multiple CMN in the same individual, as well as for melanocytic and nonmelanocytic central nervous system (CNS) lesions. From 15 patients, 55 samples with multiple CMN were sequenced after site-directed mutagenesis and enzymatic digestion of the wild-type allele. Oncogenic missense mutations in codon 61 of NRAS were found in affected neurological and cutaneous tissues of 12 out of 15 patients, but were absent from unaffected tissues and blood, consistent with NRAS mutation mosaicism. In 10 patients, the mutation was consistently c.181C>A, p.Q61K, and in 2 patients c.182A>G, p.Q61R. All 11 non-melanocytic and melanocytic CNS samples from 5 patients were mutation positive, despite NRAS rarely being reported as mutated in CNS tumors. Loss of heterozygosity was associated with the onset of melanoma in two cases, implying a multistep progression to malignancy. These results suggest that single postzygotic NRAS mutations are responsible for multiple CMN and associated neurological lesions in the majority of cases. Congenital melanocytic nevi (CMN) can be associated with neurological abnormalities and an increased risk of melanoma. Mutations in NRAS, BRAF, and Tp53 have been described in individual CMN samples; however, their role in the pathogenesis of multiple CMN within the same subject and development of associated features has not been clear. We hypothesized that a single postzygotic mutation in NRAS could be responsible for multiple CMN in the same individual, as well as for melanocytic and nonmelanocytic central nervous system (CNS) lesions. From 15 patients, 55 samples with multiple CMN were sequenced after site-directed mutagenesis and enzymatic digestion of the wild-type allele. Oncogenic missense mutations in codon 61 of NRAS were found in affected neurological and cutaneous tissues of 12 out of 15 patients, but were absent from unaffected tissues and blood, consistent with NRAS mutation mosaicism. In 10 patients, the mutation was consistently c.181C>A, p.Q61K, and in 2 patients c.182A>G, p.Q61R. All 11 non-melanocytic and melanocytic CNS samples from 5 patients were mutation positive, despite NRAS rarely being reported as mutated in CNS tumors. Loss of heterozygosity was associated with the onset of melanoma in two cases, implying a multistep progression to malignancy. These results suggest that single postzygotic NRAS mutations are responsible for multiple CMN and associated neurological lesions in the majority of cases. comparative genomic hybridization congenital melanocytic nevi central nervous system melanocortin 1 receptor

Sporadic vascular malformations (VMs) are complex congenital anomalies of blood vessels that lead to stroke, life-threatening bleeds, disfigurement, overgrowth, and/or pain. Therapeutic options are severely limited, and multidisciplinary management remains challenging, particularly for high-flow arteriovenous malformations (AVM).To investigate the pathogenesis of sporadic intracranial and extracranial VMs in 160 children in which known genetic causes had been excluded, we sequenced DNA from affected tissue and optimized analysis for detection of low mutant allele frequency.We discovered multiple mosaic-activating variants in 4 genes of the RAS/MAPK pathway, KRAS, NRAS, BRAF, and MAP2K1, a pathway commonly activated in cancer and responsible for the germline RAS-opathies. These variants were more frequent in high-flow than low-flow VMs. In vitro characterization and 2 transgenic zebrafish AVM models that recapitulated the human phenotype validated the pathogenesis of the mutant alleles. Importantly, treatment of AVM-BRAF mutant zebrafish with the BRAF inhibitor vemurafinib restored blood flow in AVM.Our findings uncover a major cause of sporadic VMs of different clinical types and thereby offer the potential of personalized medical treatment by repurposing existing licensed cancer therapies.This work was funded or supported by grants from the AVM Butterfly Charity, the Wellcome Trust (UK), the Medical Research Council (UK), the UK National Institute for Health Research, the L'Oreal-Melanoma Research Alliance, the European Research Council, and the National Human Genome Research Institute (US).

Abstract Somatic stem cells can be cultured in-vitro and are attractive for cell and gene therapies, but their slow growth in in-vitro culture affects survival and stemness and hinders clinical applications. Rho-associated kinase inhibitor (ROCKi) has been used to overcome these obstacles. However, it risks changing the characteristics of stem cells. We found that primary keratinocyte stem cells (KSCs) cultured with the ROCKi Y-27632 for six days exhibited rapid proliferation while maintaining the ability to differentiate. Importantly, after discontinuation of ROCKi treatment, KSC numbers and characteristics were indistinguishable from those in non-treated cultures. We further confirmed that ROCKi treatment resulted in the activation of AKT and ERK pathways, which could support cell survival and proliferation in keratinocytes. We thus concluded that accelerating keratinocyte expansion with short-term ROCKi treatment does not exhaust KSCs’ self-renewal and differentiation capacities, presenting a safe avenue for clinical applications.