Aneuploidy, whole chromosome or chromosome arm imbalance, is a near-universal characteristic of human cancers. In 10,522 cancer genomes from The Cancer Genome Atlas, aneuploidy was correlated with TP53 mutation, somatic mutation rate, and expression of proliferation genes. Aneuploidy was anti-correlated with expression of immune signaling genes, due to decreased leukocyte infiltrates in high-aneuploidy samples. Chromosome arm-level alterations show cancer-specific patterns, including loss of chromosome arm 3p in squamous cancers. We applied genome engineering to delete 3p in lung cells, causing decreased proliferation rescued in part by chromosome 3 duplication. This study defines genomic and phenotypic correlates of cancer aneuploidy and provides an experimental approach to study chromosome arm aneuploidy.

Summary

 DNA damage repair (DDR) pathways modulate cancer risk, progression, and therapeutic response. We systematically analyzed somatic alterations to provide a comprehensive view of DDR deficiency across 33 cancer types. Mutations with accompanying loss of heterozygosity were observed in over 1/3 of DDR genes, including TP53 and BRCA1/2. Other prevalent alterations included epigenetic silencing of the direct repair genes EXO5, MGMT, and ALKBH3 in ∼20% of samples. Homologous recombination deficiency (HRD) was present at varying frequency in many cancer types, most notably ovarian cancer. However, in contrast to ovarian cancer, HRD was associated with worse outcomes in several other cancers. Protein structure-based analyses allowed us to predict functional consequences of rare, recurrent DDR mutations. A new machine-learning-based classifier developed from gene expression data allowed us to identify alterations that phenocopy deleterious TP53 mutations. These frequent DDR gene alterations in many human cancers have functional consequences that may determine cancer progression and guide therapy.

We conducted the largest investigation of predisposition variants in cancer to date, discovering 853 pathogenic or likely pathogenic variants in 8% of 10,389 cases from 33 cancer types. Twenty-one genes showed single or cross-cancer associations, including novel associations of SDHA in melanoma and PALB2 in stomach adenocarcinoma. The 659 predisposition variants and 18 additional large deletions in tumor suppressors, including ATM, BRCA1, and NF1, showed low gene expression and frequent (43%) loss of heterozygosity or biallelic two-hit events. We also discovered 33 such variants in oncogenes, including missenses in MET, RET, and PTPN11 associated with high gene expression. We nominated 47 additional predisposition variants from prioritized VUSs supported by multiple evidences involving case-control frequency, loss of heterozygosity, expression effect, and co-localization with mutations and modified residues. Our integrative approach links rare predisposition variants to functional consequences, informing future guidelines of variant classification and germline genetic testing in cancer.

We analyzed molecular data on 2,579 tumors from The Cancer Genome Atlas (TCGA) of four gynecological types plus breast. Our aims were to identify shared and unique molecular features, clinically significant subtypes, and potential therapeutic targets. We found 61 somatic copy-number alterations (SCNAs) and 46 significantly mutated genes (SMGs). Eleven SCNAs and 11 SMGs had not been identified in previous TCGA studies of the individual tumor types. We found functionally significant estrogen receptor-regulated long non-coding RNAs (lncRNAs) and gene/lncRNA interaction networks. Pathway analysis identified subtypes with high leukocyte infiltration, raising potential implications for immunotherapy. Using 16 key molecular features, we identified five prognostic subtypes and developed a decision tree that classified patients into the subtypes based on just six features that are assessable in clinical laboratories.

Cholangiocarcinoma (CCA) is an aggressive malignancy of the bile ducts, with poor prognosis and limited treatment options. Here, we describe the integrated analysis of somatic mutations, RNA expression, copy number, and DNA methylation by The Cancer Genome Atlas of a set of predominantly intrahepatic CCA cases and propose a molecular classification scheme. We identified an IDH mutant-enriched subtype with distinct molecular features including low expression of chromatin modifiers, elevated expression of mitochondrial genes, and increased mitochondrial DNA copy number. Leveraging the multi-platform data, we observed that ARID1A exhibited DNA hypermethylation and decreased expression in the IDH mutant subtype. More broadly, we found that IDH mutations are associated with an expanded histological spectrum of liver tumors with molecular features that stratify with CCA. Our studies reveal insights into the molecular pathogenesis and heterogeneity of cholangiocarcinoma and provide classification information of potential therapeutic significance.

Multipotent stem/progenitors are present in peribiliary glands of extrahepatic biliary trees from humans of all ages and in high numbers in hepato-pancreatic common duct, cystic duct, and hilum. They express endodermal transcription factors (e.g., Sox9, SOX17, FOXA2, PDX1, HES1, NGN3, PROX1) intranuclearly, stem/progenitor surface markers (EpCAM, NCAM, CD133, CXCR4), and sometimes weakly adult liver, bile duct, and pancreatic genes (albumin, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator [CFTR], and insulin). They clonogenically expand on plastic and in serum-free medium, tailored for endodermal progenitors, remaining phenotypically stable as undifferentiated cells for months with a cell division initially every ≈36 hours and slowing to one every 2-3 days. Transfer into distinct culture conditions, each comprised of a specific mix of hormones and matrix components, yields either cords of hepatocytes (express albumin, CYP3A4, and transferrin), branching ducts of cholangiocytes (expressing anion exchanger-2-AE2 and CFTR), or regulatable C-peptide secreting neoislet-like clusters (expressing glucagon, insulin) and accompanied by changes in gene expression correlating with the adult fate. Transplantation into quiescent livers of immunocompromised mice results in functional human hepatocytes and cholangiocytes, whereas if into fat pads of streptozocin-induced diabetic mice, results in functional islets secreting glucose-regulatable human C-peptide. Conclusion: The phenotypes and availability from all age donors suggest that these stem/progenitors have considerable potential for regenerative therapies of liver, bile duct, and pancreatic diseases including diabetes. (HEPATOLOGY2011;)

Highlights•SCCs show chromosome or methylation alterations affecting multiple related genes•These regulate squamous stemness, differentiation, growth, survival, and inflammation•Copy-quiet SCCs have hypermethylated (FANCF, TET1) or mutated (CASP8, MAPK-RAS) genes•Potential targets include ΔNp63, WEE1, IAPs, PI3K-mTOR/MAPK, and immune responsesSummaryThis integrated, multiplatform PanCancer Atlas study co-mapped and identified distinguishing molecular features of squamous cell carcinomas (SCCs) from five sites associated with smoking and/or human papillomavirus (HPV). SCCs harbor 3q, 5p, and other recurrent chromosomal copy-number alterations (CNAs), DNA mutations, and/or aberrant methylation of genes and microRNAs, which are correlated with the expression of multi-gene programs linked to squamous cell stemness, epithelial-to-mesenchymal differentiation, growth, genomic integrity, oxidative damage, death, and inflammation. Low-CNA SCCs tended to be HPV(+) and display hypermethylation with repression of TET1 demethylase and FANCF, previously linked to predisposition to SCC, or harbor mutations affecting CASP8, RAS-MAPK pathways, chromatin modifiers, and immunoregulatory molecules. We uncovered hypomethylation of the alternative promoter that drives expression of the ΔNp63 oncogene and embedded miR944. Co-expression of immune checkpoint, T-regulatory, and Myeloid suppressor cells signatures may explain reduced efficacy of immune therapy. These findings support possibilities for molecular classification and therapeutic approaches.Graphical abstract

Background and Aims Lipopolysaccharides (LPS) is increased in nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD), but its relationship with liver inflammation is not defined. Approach and Results We studied Escherichia coli LPS in patients with biopsy‐proven NAFLD, 25 simple steatosis (nonalcoholic fatty liver) and 25 nonalcoholic steatohepatitis (NASH), and in mice with diet‐induced NASH. NASH patients had higher serum LPS and hepatocytes LPS localization than controls, which was correlated with serum zonulin and phosphorylated nuclear factor‐κB expression. Toll‐like receptor 4 positive (TLR4 + ) macrophages were higher in NASH than simple steatosis or controls and correlated with serum LPS. NASH biopsies showed a higher CD61 + platelets, and most of them were TLR4 + . TLR4 + platelets correlated with serum LPS values. In mice with NASH, LPS serum levels and LPS hepatocyte localization were increased compared with control mice and associated with nuclear factor‐κB activation. Mice on aspirin developed lower fibrosis and extent compared with untreated ones. Treatment with TLR4 inhibitor resulted in lower liver inflammation in mice with NASH. Conclusions In NAFLD, Escherichia coli LPS may increase liver damage by inducing macrophage and platelet activation through the TLR4 pathway.

Cholangiocarcinoma (CCA) is a rare and heterogeneous biliary cancer, whose incidence and related mortality is increasing. This study investigates the clinical course of CCA and subtypes (intrahepatic [iCCA], perihilar [pCCA], and distal [dCCA]) in a pan-European cohort.The ENSCCA Registry is a multicenter observational study. Patients were included if they had a histologically proven diagnosis of CCA between 2010-2019. Demographic, histomorphological, biochemical, and clinical studies were performed.Overall, 2,234 patients were enrolled (male/female=1.29). iCCA (n = 1,243) was associated with overweight/obesity and chronic liver diseases involving cirrhosis and/or viral hepatitis; pCCA (n = 592) with primary sclerosing cholangitis; and dCCA (n = 399) with choledocholithiasis. At diagnosis, 42.2% of patients had local disease, 29.4% locally advanced disease (LAD), and 28.4% metastatic disease (MD). Serum CEA and CA19-9 showed low diagnostic sensitivity, but their concomitant elevation was associated with increased risk of presenting with LAD (odds ratio 2.16; 95% CI 1.43-3.27) or MD (odds ratio 5.88; 95% CI 3.69-9.25). Patients undergoing resection (50.3%) had the best outcomes, particularly with negative-resection margin (R0) (median overall survival [mOS] = 45.1 months); however, margin involvement (R1) (hazard ratio 1.92; 95% CI 1.53-2.41; mOS = 24.7 months) and lymph node invasion (hazard ratio 2.13; 95% CI 1.55-2.94; mOS = 23.3 months) compromised prognosis. Among patients with unresectable disease (49.6%), the mOS was 10.6 months for those receiving active palliative therapies, mostly chemotherapy (26.2%), and 4.0 months for those receiving best supportive care (20.6%). iCCAs were associated with worse outcomes than p/dCCAs. ECOG performance status, MD and CA19-9 were independent prognostic factors.CCA is frequently diagnosed at an advanced stage, a proportion of patients fail to receive cancer-specific therapies, and prognosis remains dismal. Identification of preventable risk factors and implementation of surveillance in high-risk populations are required to decrease cancer-related mortality.This is, to date, the largest international (pan-European: 26 hospitals and 11 countries) observational study, in which the course of cholangiocarcinoma has been investigated, comparing the 3 subtypes based on the latest International Classification of Diseases 11th Edition (ICD-11) (i.e., intrahepatic [2C12], perihilar [2C18], or distal [2C15] affected bile ducts), which come into effect in 2022. General and tumor-type specific features at diagnosis, risk factors, biomarker accuracy, as well as patient management and outcomes, are presented and compared, outlining the current clinical state of cholangiocarcinoma in Europe.