Therapy development for adult diffuse glioma is hindered by incomplete knowledge of somatic glioma driving alterations and suboptimal disease classification. We defined the complete set of genes associated with 1,122 diffuse grade II-III-IV gliomas from The Cancer Genome Atlas and used molecular profiles to improve disease classification, identify molecular correlations, and provide insights into the progression from low- to high-grade disease. Whole-genome sequencing data analysis determined that ATRX but not TERT promoter mutations are associated with increased telomere length. Recent advances in glioma classification based on IDH mutation and 1p/19q co-deletion status were recapitulated through analysis of DNA methylation profiles, which identified clinically relevant molecular subsets. A subtype of IDH mutant glioma was associated with DNA demethylation and poor outcome; a group of IDH-wild-type diffuse glioma showed molecular similarity to pilocytic astrocytoma and relatively favorable survival. Understanding of cohesive disease groups may aid improved clinical outcomes.

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.

The cross sectional study describes the prevalence of infection with Helicobacter pylori as determined by a serodiagnostic assay in over 3000 asymptomatic subjects, in two age groups 25-34 years and 55-64 years, from 17 geographically defined populations in Europe, North Africa, North America, and Japan, using a common protocol for blood collection and serological testing. In all populations combined, the prevalence of infection was higher in the older age group (62.4%) than in the younger age group (34.9%). There was no difference in prevalence of infection between men and women. Subjects with higher education had considerably lower levels of infection (34.1%) compared with subjects with education up to secondary level (46.9%) or those with primary education only (61.6%). This trend was confined to the older of the two age groups. In contrast a trend of increasing prevalence of infection with increasing body mass index was confined to the younger of the two age groups. There was no effect of smoking or alcohol consumption on the prevalence of infection after adjusting for the other risk factors. There was considerable variation in the prevalence of infection between the 17 populations but, within populations, low education standard was consistently and positively associated with the prevalence of infection.

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

// Xilin Chen 1, 2, * , Jianfeng Han 3, * , Jianhong Chu 3, 4, * , Lingling Zhang 3, * , Jianying Zhang 5 , Charlie Chen 3 , Luxi Chen 3 , Youwei Wang 3 , Hongwei Wang 3 , Long Yi 3 , J. Bradley Elder 3, 8 , Qi-En Wang 6 , Xiaoming He 7 , Balveen Kaur 3, 8 , E. Antonio Chiocca 9 , Jianhua Yu 1, 3, 10 1 Division of Hematology, Department of Internal Medicine, College of Medicine, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA 2 Lymphoma/Head and Neck Oncology Department, 307 Hospital, Beijing 100071, China 3 The Ohio State University Comprehensive Cancer Center, Columbus, Ohio 43210, USA 4 Institute of Blood and Marrow Transplantation, Soochow University, Suzhou 215000, China 5 Center for Biostatistics, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA 6 Department of Radiology, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA 7 Department of Biomedical Engineering, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA 8 Department of Neurological Surgery, The Ohio State University, Columbus, Ohio 43210, USA 9 Department of Neurosurgery, Brigham and Women’s Hospital and Harvey Cushing Neuro-oncology Laboratories, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02115, USA 10 The James Cancer Hospital, Columbus, OH 43210, USA * These authors have contributed equally to this work Correspondence to: Jianhua Yu, e-mail: jianhua.yu@osumc.edu Keywords: breast cancer brain metastases, chimeric antigen receptor, natural killer cells, EGFR, oncolytic virus Received: October 13, 2015      Accepted: March 16, 2016      Published: April 01, 2016 ABSTRACT Breast cancer brain metastases (BCBMs) are common in patients with metastatic breast cancer and indicate a poor prognosis. These tumors are especially resistant to currently available treatments due to multiple factors. However, the combination of chimeric antigen receptor (CAR)-modified immune cells and oncolytic herpes simplex virus (oHSV) has not yet been explored in this context. In this study, NK-92 cells and primary NK cells were engineered to express the second generation of EGFR-CAR. The efficacies of anti-BCBMs of EGFR-CAR NK cells, oHSV-1, and their combination were tested in vitro and in a breast cancer intracranial mouse model. In vitro , compared with mock-transduced NK-92 cells or primary NK cells, EGFR-CAR-engineered NK-92 cells and primary NK cells displayed enhanced cytotoxicity and IFN-γ production when co-cultured with breast cancer cell lines MDA-MB-231, MDA-MB-468, and MCF-7. oHSV-1 alone was also capable of lysing and destroying these cells. However, a higher cytolytic effect of EGFR-CAR NK-92 cells was observed when combined with oHSV-1 compared to the monotherapies. In the mice intracranially pre-inoculated with EGFR-expressing MDA-MB-231 cells, intratumoral administration of either EGFR-CAR-transduced NK-92 cells or oHSV-1 mitigated tumor growth. Notably, the combination of EGFR-CAR NK-92 cells with oHSV-1 resulted in more efficient killing of MDA-MB-231 tumor cells and significantly longer survival of tumor-bearing mice when compared to monotherapies. These results demonstrate that regional administration of EGFR-CAR NK-92 cells combined with oHSV-1 therapy is a potentially promising strategy to treat BCBMs.

Abstract The treatment standard for patients with large or symptomatic brain metastases and limited intracranial disease is surgical resection followed by post-operative (post-op) stereotactic radiosurgery (SRS). The multicenter PROPS-BM cohort showed how pre-operative (pre-op) SRS may lead to a reduced incidence of radiation necrosis (RN), local failure (LF), and meningeal disease (MD) compared to historical controls. Fractionated treatments can deliver a higher biological effective dose and may reduce the incidence of LF and MD. We hypothesize that pre-op fractionated stereotactic radiation therapy (FSRT) will reduce the incidence rate of RN, MD, and LF when compared to patients who receive pre-op SRS. Patients who had surgical resection and pre-operative radiation to at least one brain metastasis at a single institution were retrospectively analyzed. Outcomes were evaluated on a per-lesion basis. The primary outcome was a composite endpoint defined by 1) LF, 2) MD, and/or 3) Grade 2 or higher (symptomatic) RN. 260 patients with 299 resected brain metastases were eligible for analysis. 64 metastases received SRS and 235 metastases received FSRT. 38 patients had multiple metastases resected pre-operatively. The median gross tumor volume was 4 ccs for SRS and 10 ccs for FSRT (p<0.001). Overall, 4 (6.3%) SRS and 6 (2.6%) FSRT patients experienced LF. 4 (6%) SRS and 21 (8.9%) FSRT patients experienced Grade 2 or higher RN. 3 (4.7%) SRS and 11 (4.7%) FSRT patients were diagnosed with MD. 14% of both SRS and FSRT patients experienced the composite endpoint. There were no statistically significant differences in outcome between these two treatment groups. In our study, pre-op SRS and FSRT both appear to be safe and effective options to treat resectable brain metastases. It is important to prospectively compare pre-op SRS and FSRT in matched cohorts to assess any differences in treatment efficacy and toxicity.