Gastric cancer is a leading cause of cancer deaths, but analysis of its molecular and clinical characteristics has been complicated by histological and aetiological heterogeneity. Here we describe a comprehensive molecular evaluation of 295 primary gastric adenocarcinomas as part of The Cancer Genome Atlas (TCGA) project. We propose a molecular classification dividing gastric cancer into four subtypes: tumours positive for Epstein-Barr virus, which display recurrent PIK3CA mutations, extreme DNA hypermethylation, and amplification of JAK2, CD274 (also known as PD-L1) and PDCD1LG2 (also known as PD-L2); microsatellite unstable tumours, which show elevated mutation rates, including mutations of genes encoding targetable oncogenic signalling proteins; genomically stable tumours, which are enriched for the diffuse histological variant and mutations of RHOA or fusions involving RHO-family GTPase-activating proteins; and tumours with chromosomal instability, which show marked aneuploidy and focal amplification of receptor tyrosine kinases. Identification of these subtypes provides a roadmap for patient stratification and trials of targeted therapies.

We performed an integrated genomic, transcriptomic and proteomic characterization of 373 endometrial carcinomas using array- and sequencing-based technologies. Uterine serous tumours and ∼25% of high-grade endometrioid tumours had extensive copy number alterations, few DNA methylation changes, low oestrogen receptor/progesterone receptor levels, and frequent TP53 mutations. Most endometrioid tumours had few copy number alterations or TP53 mutations, but frequent mutations in PTEN, CTNNB1, PIK3CA, ARID1A and KRAS and novel mutations in the SWI/SNF chromatin remodelling complex gene ARID5B. A subset of endometrioid tumours that we identified had a markedly increased transversion mutation frequency and newly identified hotspot mutations in POLE. Our results classified endometrial cancers into four categories: POLE ultramutated, microsatellite instability hypermutated, copy-number low, and copy-number high. Uterine serous carcinomas share genomic features with ovarian serous and basal-like breast carcinomas. We demonstrated that the genomic features of endometrial carcinomas permit a reclassification that may affect post-surgical adjuvant treatment for women with aggressive tumours. An integrative genomic analysis of several hundred endometrial carcinomas shows that a minority of tumour samples carry copy number alterations or TP53 mutations and many contain key cancer-related gene mutations, such as those involved in canonical pathways and chromatin remodelling; a reclassification of endometrial tumours into four distinct types is proposed, which may have an effect on patient treatment regimes. This paper from The Cancer Genome Atlas Research Network presents an in-depth genome-wide analysis of endometrial (uterine) carcinomas from more than 350 patients. Based on a series of genomic features including newly identified hotspot mutations in the DNA polymerase gene POLE, and novel mutations in the ARID5B DNA-binding protein, the authors propose a reclassification of endometrial tumours into four distinct types. This might have clinical relevance for post-surgical adjuvant treatment of women with aggressive tumours.

Many mutations that contribute to the pathogenesis of acute myeloid leukemia (AML) are undefined. The relationships between patterns of mutations and epigenetic phenotypes are not yet clear.

The Cancer Genome Atlas profiled 279 head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs) to provide a comprehensive landscape of somatic genomic alterations. Here we show that human-papillomavirus-associated tumours are dominated by helical domain mutations of the oncogene PIK3CA, novel alterations involving loss of TRAF3, and amplification of the cell cycle gene E2F1. Smoking-related HNSCCs demonstrate near universal loss-of-function TP53 mutations and CDKN2A inactivation with frequent copy number alterations including amplification of 3q26/28 and 11q13/22. A subgroup of oral cavity tumours with favourable clinical outcomes displayed infrequent copy number alterations in conjunction with activating mutations of HRAS or PIK3CA, coupled with inactivating mutations of CASP8, NOTCH1 and TP53. Other distinct subgroups contained loss-of-function alterations of the chromatin modifier NSD1, WNT pathway genes AJUBA and FAT1, and activation of oxidative stress factor NFE2L2, mainly in laryngeal tumours. Therapeutic candidate alterations were identified in most HNSCCs. The Cancer Genome Atlas presents an integrative genome-wide analysis of genetic alterations in 279 head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs), which are classified by human papillomavirus (HPV) status; alterations in EGFR, FGFR, PIK3CA and cyclin-dependent kinases are shown to represent candidate targets for therapeutic intervention in most HNSCCs. Squamous cell head and neck cancer is one of the most common and deadly cancers. Despite initial responses to combinations of surgery, radiation and chemotherapy, approximately half of all tumours recur, usually within two years of initial diagnosis. Molecular markers and targeted therapies have had little impact on this disease to date. Here, The Cancer Genome Atlas team presents a detailed genome-wide overview of alterations and highlights critical genetic events of potential biological and clinical significance in head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs) with different human papillomavirus status. Mutational profiles reveal distinct subgroups of HNSCCs. Mutations in EGFR, FGFRs, PIK3CA and cyclin-dependent kinases represent candidate targets for therapeutic intervention in the majority of HNSCCs.

Urothelial carcinoma of the bladder is a common malignancy that causes approximately 150,000 deaths per year worldwide. So far, no molecularly targeted agents have been approved for treatment of the disease. As part of The Cancer Genome Atlas project, we report here an integrated analysis of 131 urothelial carcinomas to provide a comprehensive landscape of molecular alterations. There were statistically significant recurrent mutations in 32 genes, including multiple genes involved in cell-cycle regulation, chromatin regulation, and kinase signalling pathways, as well as 9 genes not previously reported as significantly mutated in any cancer. RNA sequencing revealed four expression subtypes, two of which (papillary-like and basal/squamous-like) were also evident in microRNA sequencing and protein data. Whole-genome and RNA sequencing identified recurrent in-frame activating FGFR3–TACC3 fusions and expression or integration of several viruses (including HPV16) that are associated with gene inactivation. Our analyses identified potential therapeutic targets in 69% of the tumours, including 42% with targets in the phosphatidylinositol-3-OH kinase/AKT/mTOR pathway and 45% with targets (including ERBB2) in the RTK/MAPK pathway. Chromatin regulatory genes were more frequently mutated in urothelial carcinoma than in any other common cancer studied so far, indicating the future possibility of targeted therapy for chromatin abnormalities. This paper reports integrative molecular analyses of urothelial bladder carcinoma at the DNA, RNA, and protein levels performed as part of The Cancer Genome Atlas project; recurrent mutations were found in 32 genes, including those involved in cell-cycle regulation, chromatin regulation and kinase signalling pathways; chromatin regulatory genes were more frequently mutated in urothelial carcinoma than in any other common cancer studied so far. This study of 131 high-grade muscle-invasive urothelial bladder carcinomas, part of The Cancer Genome Atlas (TCGA) project, reports recurrent mutations in 32 genes, including those involved in cell-cycle regulation, chromatin regulation and kinase signalling pathways. Chromatin regulatory genes were more frequently mutated in urothelial carcinoma than in any common cancer studied to date. Recurrent in-frame activating FGFR3–TACC3 fusions and expression or integration of viruses associated with gene inactivation are also identified. Importantly, potential therapeutic targets are identified in 69% of the tumours.

Liver cancer has the second highest worldwide cancer mortality rate and has limited therapeutic options. We analyzed 363 hepatocellular carcinoma (HCC) cases by whole-exome sequencing and DNA copy number analyses, and we analyzed 196 HCC cases by DNA methylation, RNA, miRNA, and proteomic expression also. DNA sequencing and mutation analysis identified significantly mutated genes, including LZTR1, EEF1A1, SF3B1, and SMARCA4. Significant alterations by mutation or downregulation by hypermethylation in genes likely to result in HCC metabolic reprogramming (ALB, APOB, and CPS1) were observed. Integrative molecular HCC subtyping incorporating unsupervised clustering of five data platforms identified three subtypes, one of which was associated with poorer prognosis in three HCC cohorts. Integrated analyses enabled development of a p53 target gene expression signature correlating with poor survival. Potential therapeutic targets for which inhibitors exist include WNT signaling, MDM4, MET, VEGFA, MCL1, IDH1, TERT, and immune checkpoint proteins CTLA-4, PD-1, and PD-L1.

Marco Marra and colleagues identify somatic mutations in EZH2 in diffuse large B-cell lymphomas and follicular lymphomas. EZH2 is a histone methyltransferase that participates in trimethylation of H3 Lys27 (H3K27) as part of the PRC2 complex. The mutations alter a single tyrosine residue in the SET domain of EZH2 and reduce the ability of PRC2 to trimethylate H3K27 in vitro. Follicular lymphoma (FL) and the GCB subtype of diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) derive from germinal center B cells1. Targeted resequencing studies have revealed mutations in various genes encoding proteins in the NF-κB pathway2,3 that contribute to the activated B-cell (ABC) DLBCL subtype, but thus far few GCB-specific mutations have been identified4. Here we report recurrent somatic mutations affecting the polycomb-group oncogene5 EZH2, which encodes a histone methyltransferase responsible for trimethylating Lys27 of histone H3 (H3K27). After the recent discovery of mutations in KDM6A (UTX), which encodes the histone H3K27me3 demethylase UTX, in several cancer types6, EZH2 is the second histone methyltransferase gene found to be mutated in cancer. These mutations, which result in the replacement of a single tyrosine in the SET domain of the EZH2 protein (Tyr641), occur in 21.7% of GCB DLBCLs and 7.2% of FLs and are absent from ABC DLBCLs. Our data are consistent with the notion that EZH2 proteins with mutant Tyr641 have reduced enzymatic activity in vitro.

Ovarian clear-cell and endometrioid carcinomas may arise from endometriosis, but the molecular events involved in this transformation have not been described.We sequenced the whole transcriptomes of 18 ovarian clear-cell carcinomas and 1 ovarian clear-cell carcinoma cell line and found somatic mutations in ARID1A (the AT-rich interactive domain 1A [SWI-like] gene) in 6 of the samples. ARID1A encodes BAF250a, a key component of the SWI–SNF chromatin remodeling complex. We sequenced ARID1A in an additional 210 ovarian carcinomas and a second ovarian clear-cell carcinoma cell line and measured BAF250a expression by means of immunohistochemical analysis in an additional 455 ovarian carcinomas.ARID1A mutations were seen in 55 of 119 ovarian clear-cell carcinomas (46%), 10 of 33 endometrioid carcinomas (30%), and none of the 76 high-grade serous ovarian carcinomas. Seventeen carcinomas had two somatic mutations each. Loss of the BAF250a protein correlated strongly with the ovarian clear-cell carcinoma and endometrioid carcinoma subtypes and the presence of ARID1A mutations. In two patients, ARID1A mutations and loss of BAF250a expression were evident in the tumor and contiguous atypical endometriosis but not in distant endometriotic lesions.These data implicate ARID1A as a tumor-suppressor gene frequently disrupted in ovarian clear-cell and endometrioid carcinomas. Since ARID1A mutation and loss of BAF250a can be seen in the preneoplastic lesions, we speculate that this is an early event in the transformation of endometriosis into cancer. (Funded by the British Columbia Cancer Foundation and the Vancouver General Hospital–University of British Columbia Hospital Foundation.).

Follicular lymphoma (FL) and diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) are the two most common non-Hodgkin lymphomas (NHLs). Here we sequenced tumour and matched normal DNA from 13 DLBCL cases and one FL case to identify genes with mutations in B-cell NHL. We analysed RNA-seq data from these and another 113 NHLs to identify genes with candidate mutations, and then re-sequenced tumour and matched normal DNA from these cases to confirm 109 genes with multiple somatic mutations. Genes with roles in histone modification were frequent targets of somatic mutation. For example, 32% of DLBCL and 89% of FL cases had somatic mutations in MLL2, which encodes a histone methyltransferase, and 11.4% and 13.4% of DLBCL and FL cases, respectively, had mutations in MEF2B, a calcium-regulated gene that cooperates with CREBBP and EP300 in acetylating histones. Our analysis suggests a previously unappreciated disruption of chromatin biology in lymphomagenesis. Despite being a focus of research activity for many years, the mutations driving the two most common non-Hodgkin lymphomas — follicular lymphoma and diffuse large B-cell lymphoma — have remained cryptic. Whole genome sequencing, combined with transcriptome analysis and further resequencing of candidate genes in additional tumours, now show that histone methyltransferases and acetylases are frequently affected by mutations in these tumours. This study suggests a previously unappreciated importance of chromatin biology in lymphomagenesis.

Back with a Vengeance After surgery, gliomas (a type of brain tumor) recur in nearly all patients and often in a more aggressive form. Johnson et al. (p. 189 , published online 12 December 2013) used exome sequencing to explore whether recurrent tumors harbor different mutations than the primary tumors and whether the mutational profile in the recurrences is influenced by postsurgical treatment of patients with temozolomide (TMZ), a chemotherapeutic drug known to damage DNA. In more than 40% of cases, at least half of the mutations in the initial glioma were undetected at recurrence. The recurrent tumors in many of the TMZ-treated patients bore the signature of TMZ-induced mutagenesis and appeared to follow an evolutionary path to high-grade glioma distinct from that in untreated patients.