Recent genomic studies have identified chromosomal rearrangements defining new subtypes of B-progenitor acute lymphoblastic leukemia (B-ALL), however many cases lack a known initiating genetic alteration. Using integrated genomic analysis of 1,988 childhood and adult cases, we describe a revised taxonomy of B-ALL incorporating 23 subtypes defined by chromosomal rearrangements, sequence mutations or heterogeneous genomic alterations, many of which show marked variation in prevalence according to age. Two subtypes have frequent alterations of the B lymphoid transcription-factor gene PAX5. One, PAX5alt (7.4%), has diverse PAX5 alterations (rearrangements, intragenic amplifications or mutations); a second subtype is defined by PAX5 p.Pro80Arg and biallelic PAX5 alterations. We show that p.Pro80Arg impairs B lymphoid development and promotes the development of B-ALL with biallelic Pax5 alteration in vivo. These results demonstrate the utility of transcriptome sequencing to classify B-ALL and reinforce the central role of PAX5 as a checkpoint in B lymphoid maturation and leukemogenesis. Analysis of 1,988 cases of B-cell acute lymphoblastic leukemia characterizes 23 subtypes defined by genomic features and shows that two of the subtypes have frequent PAX5 alterations.

Purpose Philadelphia chromosome (Ph) –like acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a high-risk subtype of childhood ALL characterized by kinase-activating alterations that are amenable to treatment with tyrosine kinase inhibitors. We sought to define the prevalence and genomic landscape of Ph-like ALL in adults and assess response to conventional chemotherapy. Patients and Methods The frequency of Ph-like ALL was assessed by gene expression profiling of 798 patients with B-cell ALL age 21 to 86 years. Event-free survival and overall survival were determined for Ph-like ALL versus non–Ph-like ALL patients. Detailed genomic analysis was performed on 180 of 194 patients with Ph-like ALL. Results Patients with Ph-like ALL accounted for more than 20% of adults with ALL, including 27.9% of young adults (age 21 to 39 years), 20.4% of adults (age 40 to 59 years), and 24.0% of older adults (age 60 to 86 years). Overall, patients with Ph-like ALL had an inferior 5-year event-free survival compared with patients with non–Ph-like ALL (22.5% [95% CI, 14.9% to 29.3%; n = 155] v 49.3% [95% CI, 42.8% to 56.2%; n = 247], respectively; P < .001). We identified kinase-activating alterations in 88% of patients with Ph-like ALL, including CRLF2 rearrangements (51%), ABL class fusions (9.8%), JAK2 or EPOR rearrangements (12.4%), other JAK-STAT sequence mutations (7.2%), other kinase alterations (4.1%), and Ras pathway mutations (3.6%). Eleven new kinase rearrangements were identified, including four involving new kinase or cytokine receptor genes and seven involving new partners for previously identified genes. Conclusion Ph-like ALL is a highly prevalent subtype of ALL in adults and is associated with poor outcome. The diverse range of kinase-activating alterations in Ph-like ALL has important therapeutic implications. Trials comparing the addition of tyrosine kinase inhibitors to conventional therapy are required to evaluate the clinical utility of these agents in the treatment of Ph-like ALL.

Abstract To evaluate the prognostic value of genetic mutations for acute myeloid leukemia (AML) patients, we examined the gene status for both fusion products such as AML1 (CBFα)–ETO, CBFβ-MYH11, PML-RARα, and MLL rearrangement as a result of chromosomal translocations and mutations in genes including FLT3, C-KIT, N-RAS, NPM1, CEBPA, WT1, ASXL1, DNMT3A, MLL, IDH1, IDH2, and TET2 in 1185 AML patients. Clinical analysis was mainly carried out among 605 cases without recognizable karyotype abnormalities except for 11q23. Of these 605 patients, 452 (74.7%) were found to have at least 1 mutation, and the relationship of gene mutations with clinical outcome was investigated. We revealed a correlation pattern among NPM1, DNMT3A, FLT3, IDH1, IDH2, CEBPA, and TET2 mutations. Multivariate analysis identified DNMT3A and MLL mutations as independent factors predicting inferior overall survival (OS) and event-free survival (EFS), whereas biallelic CEBPA mutations or NPM1 mutations without DNMT3A mutations conferred a better OS and EFS in both the whole group and among younger patients < 60 years of age. The use of molecular markers allowed us to subdivide the series of 605 patients into distinct prognostic groups with potential clinical relevance.

Mixed phenotype acute leukaemia (MPAL) is a high-risk subtype of leukaemia with myeloid and lymphoid features, limited genetic characterization, and a lack of consensus regarding appropriate therapy. Here we show that the two principal subtypes of MPAL, T/myeloid (T/M) and B/myeloid (B/M), are genetically distinct. Rearrangement of ZNF384 is common in B/M MPAL, and biallelic WT1 alterations are common in T/M MPAL, which shares genomic features with early T-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia. We show that the intratumoral immunophenotypic heterogeneity characteristic of MPAL is independent of somatic genetic variation, that founding lesions arise in primitive haematopoietic progenitors, and that individual phenotypic subpopulations can reconstitute the immunophenotypic diversity in vivo. These findings indicate that the cell of origin and founding lesions, rather than an accumulation of distinct genomic alterations, prime tumour cells for lineage promiscuity. Moreover, these findings position MPAL in the spectrum of immature leukaemias and provide a genetically informed framework for future clinical trials of potential treatments for MPAL. A large-scale genomics study shows that the cell of origin and founding mutations determine disease subtype and lead to the expression of multiple haematopoietic lineage-defining antigens in mixed phenotype acute leukaemia.

Philadelphia chromosome-like (Ph-like) acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a high-risk subtype characterized by genomic alterations that activate cytokine receptor and kinase signaling. We examined the frequency and spectrum of targetable genetic lesions in a retrospective cohort of 1389 consecutively diagnosed patients with childhood B-lineage ALL with high-risk clinical features and/or elevated minimal residual disease at the end of remission induction therapy. The Ph-like gene expression profile was identified in 341 of 1389 patients, 57 of whom were excluded from additional analyses because of the presence of BCR-ABL1 (n = 46) or ETV6-RUNX1 (n = 11). Among the remaining 284 patients (20.4%), overexpression and rearrangement of CRLF2 (IGH-CRLF2 or P2RY8-CRLF2) were identified in 124 (43.7%), with concomitant genomic alterations activating the JAK-STAT pathway (JAK1, JAK2, IL7R) identified in 63 patients (50.8% of those with CRLF2 rearrangement). Among the remaining patients, using reverse transcriptase polymerase chain reaction or transcriptome sequencing, we identified targetable ABL-class fusions (ABL1, ABL2, CSF1R, and PDGFRB) in 14.1%, EPOR rearrangements or JAK2 fusions in 8.8%, alterations activating other JAK-STAT signaling genes (IL7R, SH2B3, JAK1) in 6.3% or other kinases (FLT3, NTRK3, LYN) in 4.6%, and mutations involving the Ras pathway (KRAS, NRAS, NF1, PTPN11) in 6% of those with Ph-like ALL. We identified 8 new rearrangement partners for 4 kinase genes previously reported to be rearranged in Ph-like ALL. The current findings provide support for the precision-medicine testing and treatment approach for Ph-like ALL implemented in Children's Oncology Group ALL trials.

Abstract Chromosomal rearrangements are initiating events in acute lymphoblastic leukaemia (ALL). Here using RNA sequencing of 560 ALL cases, we identify rearrangements between MEF2D (myocyte enhancer factor 2D) and five genes ( BCL9 , CSF1R , DAZAP1 , HNRNPUL1 and SS18 ) in 22 B progenitor ALL (B-ALL) cases with a distinct gene expression profile, the most common of which is MEF2D-BCL9 . Examination of an extended cohort of 1,164 B-ALL cases identified 30 cases with MEF2D rearrangements, which include an additional fusion partner, FOXJ2 ; thus, MEF2D- rearranged cases comprise 5.3% of cases lacking recurring alterations. MEF2D- rearranged ALL is characterized by a distinct immunophenotype, DNA copy number alterations at the rearrangement sites, older diagnosis age and poor outcome. The rearrangements result in enhanced MEF2D transcriptional activity, lymphoid transformation, activation of HDAC9 expression and sensitive to histone deacetylase inhibitor treatment. Thus, MEF2D- rearranged ALL represents a distinct form of high-risk leukaemia, for which new therapeutic approaches should be considered.

Abstract Acute lymphoblastic leukemia expressing the gamma delta T cell receptor (yo T-ALL) is a poorly understood disease. We studied 200 children with yo T-ALL from 13 clinical study groups to understand the clinical and genetic features of this disease. We found age and genetic drivers were significantly associated with outcome. yo T-ALL diagnosed in children under three years of age was extremely high-risk and enriched for genetic alterations that result in both LMO2 activation and STAG2 inactivation. Mechanistically, using patient samples and isogenic cell lines, we show that inactivation of STAG2 profoundly perturbs chromatin organization by altering enhancer-promoter looping, resulting in deregulation of gene expression associated with T-cell differentiation. High throughput drug screening identified a vulnerability in DNA repair pathways arising from STAG2 inactivation, which can be targeted by Poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) inhibition. These data provide a diagnostic framework for classification and risk stratification of pediatric yo T-ALL.