Abstract Cancer is driven by genetic change, and the advent of massively parallel sequencing has enabled systematic documentation of this variation at the whole-genome scale 1–3 . Here we report the integrative analysis of 2,658 whole-cancer genomes and their matching normal tissues across 38 tumour types from the Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes (PCAWG) Consortium of the International Cancer Genome Consortium (ICGC) and The Cancer Genome Atlas (TCGA). We describe the generation of the PCAWG resource, facilitated by international data sharing using compute clouds. On average, cancer genomes contained 4–5 driver mutations when combining coding and non-coding genomic elements; however, in around 5% of cases no drivers were identified, suggesting that cancer driver discovery is not yet complete. Chromothripsis, in which many clustered structural variants arise in a single catastrophic event, is frequently an early event in tumour evolution; in acral melanoma, for example, these events precede most somatic point mutations and affect several cancer-associated genes simultaneously. Cancers with abnormal telomere maintenance often originate from tissues with low replicative activity and show several mechanisms of preventing telomere attrition to critical levels. Common and rare germline variants affect patterns of somatic mutation, including point mutations, structural variants and somatic retrotransposition. A collection of papers from the PCAWG Consortium describes non-coding mutations that drive cancer beyond those in the TERT promoter 4 ; identifies new signatures of mutational processes that cause base substitutions, small insertions and deletions and structural variation 5,6 ; analyses timings and patterns of tumour evolution 7 ; describes the diverse transcriptional consequences of somatic mutation on splicing, expression levels, fusion genes and promoter activity 8,9 ; and evaluates a range of more-specialized features of cancer genomes 8,10–18 .

Optimum management of clinically localised prostate cancer presents unique challenges because of the highly variable and often indolent natural history of the disease. To predict disease aggressiveness, clinicians combine clinical variables to create prognostic models, but the models have limited accuracy. We assessed the prognostic value of a predefined cell cycle progression (CCP) score in two cohorts of patients with prostate cancer. We measured the expression of 31 genes involved in CCP with quantitative RT-PCR on RNA extracted from formalin-fixed paraffin-embedded tumour samples, and created a predefined score and assessed its usefulness in the prediction of disease outcome. The signature was assessed retrospectively in a cohort of patients from the USA who had undergone radical prostatectomy, and in a cohort of randomly selected men with clinically localised prostate cancer diagnosed by use of a transurethral resection of the prostate (TURP) in the UK who were managed conservatively. The primary endpoint was time to biochemical recurrence for the cohort of patients who had radical prostatectomy, and time to death from prostate cancer for the TURP cohort. After prostatectomy, the CCP score was useful for predicting biochemical recurrence in the univariate analysis (hazard ratio for a 1-unit change [doubling] in CCP 1·89; 95% CI 1·54–2·31; p=5·6×10−9) and the best multivariate analysis (1·77, 1·40–2·22; p=4·3×10−6). In the best predictive model (final multivariate analysis), the CCP score and prostate-specific antigen (PSA) concentration were the most important variables and were more significant than any other clinical variable. In the TURP cohort, the CCP score was the most important variable for prediction of time to death from prostate cancer in both univariate analysis (2·92, 2·38–3·57, p=6·1×10−22) and the final multivariate analysis (2·57, 1·93–3·43; p=8·2×10−11), and was stronger than all other prognostic factors, although PSA concentration also added useful information. Heterogeneity in the hazard ratio for the CCP score was not noted in any case for any clinical variables. The results of this study provide strong evidence that the CCP score is a robust prognostic marker, which, after additional validation, could have an essential role in determining the appropriate treatment for patients with prostate cancer. Cancer Research UK, Queen Mary University of London, Orchid Appeal, US National Institutes of Health, and Koch Foundation.

Background An increasing volume of prostate biopsies and a worldwide shortage of urological pathologists puts a strain on pathology departments. Additionally, the high intra-observer and inter-observer variability in grading can result in overtreatment and undertreatment of prostate cancer. To alleviate these problems, we aimed to develop an artificial intelligence (AI) system with clinically acceptable accuracy for prostate cancer detection, localisation, and Gleason grading. Methods We digitised 6682 slides from needle core biopsies from 976 randomly selected participants aged 50–69 in the Swedish prospective and population-based STHLM3 diagnostic study done between May 28, 2012, and Dec 30, 2014 (ISRCTN84445406), and another 271 from 93 men from outside the study. The resulting images were used to train deep neural networks for assessment of prostate biopsies. The networks were evaluated by predicting the presence, extent, and Gleason grade of malignant tissue for an independent test dataset comprising 1631 biopsies from 246 men from STHLM3 and an external validation dataset of 330 biopsies from 73 men. We also evaluated grading performance on 87 biopsies individually graded by 23 experienced urological pathologists from the International Society of Urological Pathology. We assessed discriminatory performance by receiver operating characteristics and tumour extent predictions by correlating predicted cancer length against measurements by the reporting pathologist. We quantified the concordance between grades assigned by the AI system and the expert urological pathologists using Cohen's kappa. Findings The AI achieved an area under the receiver operating characteristics curve of 0·997 (95% CI 0·994–0·999) for distinguishing between benign (n=910) and malignant (n=721) biopsy cores on the independent test dataset and 0·986 (0·972–0·996) on the external validation dataset (benign n=108, malignant n=222). The correlation between cancer length predicted by the AI and assigned by the reporting pathologist was 0·96 (95% CI 0·95–0·97) for the independent test dataset and 0·87 (0·84–0·90) for the external validation dataset. For assigning Gleason grades, the AI achieved a mean pairwise kappa of 0·62, which was within the range of the corresponding values for the expert pathologists (0·60–0·73). Interpretation An AI system can be trained to detect and grade cancer in prostate needle biopsy samples at a ranking comparable to that of international experts in prostate pathology. Clinical application could reduce pathology workload by reducing the assessment of benign biopsies and by automating the task of measuring cancer length in positive biopsy cores. An AI system with expert-level grading performance might contribute a second opinion, aid in standardising grading, and provide pathology expertise in parts of the world where it does not exist. Funding Swedish Research Council, Swedish Cancer Society, Swedish eScience Research Center, EIT Health.

New predictive markers for managing prostate cancer are urgently required because of the highly variable natural history of this disease. At the time of diagnosis, Gleason score provides the gold standard for assessing the aggressiveness of prostate cancer. However, the recent discovery of TMPRSS2 fusions to the ERG gene in prostate cancer raises the possibility of using alterations at the ERG locus as additional mechanism-based prognostic indicators. Fluorescence in situ hybridization (FISH) assays were used to assess ERG gene status in a cohort of 445 prostate cancers from patients who had been conservatively managed. The FISH assays detected separation of 5′ (labelled green) and 3′ (labelled red) ERG sequences, which is a consequence of the TMPRSS2–ERG fusion, and additionally identify interstitial deletion of genomic sequences between the tandemly located TMPRSS2 and ERG gene sequences on chromosome 21. Cancers lacking ERG alterations exhibited favourable cause-specific survival (90% survival at 8 years). We identify a novel category of prostate cancers, characterized by duplication of the fusion of TMPRSS2 to ERG sequences together with interstitial deletion of sequences 5′ to ERG (called ‘2+Edel’), which by comparison exhibited extremely poor cause-specific survival (hazard ratio=6.10, 95% confidence ratio=3.33–11.15, P<0.001, 25% survival at 8 years). In multivariate analysis, ‘2+Edel’ provided significant prognostic information (P=0.003) in addition to that provided by Gleason score and prostate-specific antigen level at diagnosis. Other individual categories of ERG alteration were associated with intermediate or good prognosis. We conclude that determination of ERG gene status, including duplication of the fusion of TMPRSS2 to ERG sequences in 2+Edel, allows stratification of prostate cancer into distinct survival categories.

Colin Cooper and colleagues report genome-wide sequences of multiple samples of multifocal cancer and morphologically normal tissue from the prostates of three men. They found high levels of mutations in morphologically normal tissue distant from the cancer, consistent with field effects. Genome-wide DNA sequencing was used to decrypt the phylogeny of multiple samples from distinct areas of cancer and morphologically normal tissue taken from the prostates of three men. Mutations were present at high levels in morphologically normal tissue distant from the cancer, reflecting clonal expansions, and the underlying mutational processes at work in morphologically normal tissue were also at work in cancer. Our observations demonstrate the existence of ongoing abnormal mutational processes, consistent with field effects, underlying carcinogenesis. This mechanism gives rise to extensive branching evolution and cancer clone mixing, as exemplified by the coexistence of multiple cancer lineages harboring distinct ERG fusions within a single cancer nodule. Subsets of mutations were shared either by morphologically normal and malignant tissues or between different ERG lineages, indicating earlier or separate clonal cell expansions. Our observations inform on the origin of multifocal disease and have implications for prostate cancer therapy in individual cases.

The natural history of prostate cancer is highly variable and it is difficult to predict. We showed previously that a cell cycle progression (CCP) score was a robust predictor of outcome in a conservatively managed cohort diagnosed by transurethral resection of the prostate. A greater need is to predict outcome in patients diagnosed by needle biopsy. Total RNA was extracted from paraffin specimens. A CCP score was calculated from expression levels of 31 genes. Clinical variables consisted of centrally re-reviewed Gleason score, baseline prostate-specific antigen level, age, clinical stage, and extent of disease. The primary endpoint was death from prostate cancer. In univariate analysis (n=349), the hazard ratio (HR) for death from prostate cancer was 2.02 (95% CI (1.62, 2.53), P<10−9) for a one-unit increase in CCP score. The CCP score was only weakly correlated with standard prognostic factors and in a multivariate analysis, CCP score dominated (HR for one-unit increase=1.65, 95% CI (1.31, 2.09), P=3 × 10−5), with Gleason score (P=5 × 10−4) and prostate-specific antigen (PSA) (P=0.017) providing significant additional contributions. For conservatively managed patients, the CCP score is the strongest independent predictor of cancer death outcome yet described and may prove valuable in managing clinically localised prostate cancer.

Mitochondria are essential cellular organelles that play critical roles in cancer. Here, as part of the International Cancer Genome Consortium/The Cancer Genome Atlas Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium, which aggregated whole-genome sequencing data from 2,658 cancers across 38 tumor types, we performed a multidimensional, integrated characterization of mitochondrial genomes and related RNA sequencing data. Our analysis presents the most definitive mutational landscape of mitochondrial genomes and identifies several hypermutated cases. Truncating mutations are markedly enriched in kidney, colorectal and thyroid cancers, suggesting oncogenic effects with the activation of signaling pathways. We find frequent somatic nuclear transfers of mitochondrial DNA, some of which disrupt therapeutic target genes. Mitochondrial copy number varies greatly within and across cancers and correlates with clinical variables. Co-expression analysis highlights the function of mitochondrial genes in oxidative phosphorylation, DNA repair and the cell cycle, and shows their connections with clinically actionable genes. Our study lays a foundation for translating mitochondrial biology into clinical applications.

Members of the International Society of Urological Pathology (ISUP) participated in a half-day consensus conference to discuss guidelines and recommendations regarding best practice approaches to use of immunohistochemistry (IHC) in differential diagnostic situations in urologic pathology, including bladder, prostate, testis and, kidney lesions. Four working groups, selected by the ISUP leadership, identified several high-interest topics based on common or relevant challenging diagnostic situations and proposed best practice recommendations, which were discussed by the membership. The overall summary of the discussions and the consensus opinion forms the basis of a series of articles, one for each organ site. This Special Article summarizes the overall recommendations made by the four working groups. It is anticipated that this ISUP effort will be valuable to the entire practicing community in the appropriate use of IHC in diagnostic urologic pathology.

Context: Mutations have been identified in the aryl hydrocarbon receptor-interacting protein (AIP) gene in familial isolated pituitary adenomas (FIPA). It is not clear, however, how this molecular chaperone is involved in tumorigenesis. Objective: AIP sequence changes and expression were studied in FIPA and sporadic adenomas. The function of normal and mutated AIP molecules was studied on cell proliferation and protein-protein interaction. Cellular and ultrastructural AIP localization was determined in pituitary cells. Patients: Twenty-six FIPA kindreds and 85 sporadic pituitary adenoma patients were included in the study. Results: Nine families harbored AIP mutations. Overexpression of wild-type AIP in TIG3 and HEK293 human fibroblast and GH3 pituitary cell lines dramatically reduced cell proliferation, whereas mutant AIP lost this ability. All the mutations led to a disruption of the protein-protein interaction between AIP and phosphodiesterase-4A5. In normal pituitary, AIP colocalizes exclusively with GH and prolactin, and it is found in association with the secretory vesicle, as shown by double-immunofluorescence and electron microscopy staining. In sporadic pituitary adenomas, however, AIP is expressed in all tumor types. In addition, whereas AIP is expressed in the secretory vesicle in GH-secreting tumors, similar to normal GH-secreting cells, in lactotroph, corticotroph, and nonfunctioning adenomas, it is localized to the cytoplasm and not in the secretory vesicles. Conclusions: Our functional evaluation of AIP mutations is consistent with a tumor-suppressor role for AIP and its involvement in familial acromegaly. The abnormal expression and subcellular localization of AIP in sporadic pituitary adenomas indicate deranged regulation of this protein during tumorigenesis.

The European Society for Medical Oncology (ESMO) consensus conference on testicular cancer was held on 3-5 November 2016 in Paris, France. The conference included a multidisciplinary panel of 36 leading experts in the diagnosis and treatment of testicular cancer (34 panel members attended the conference; an additional two panel members [CB and K-PD] participated in all preparatory work and subsequent manuscript development). The aim of the conference was to develop detailed recommendations on topics relating to testicular cancer that are not covered in detail in the current ESMO Clinical Practice Guidelines (CPGs) and where the available level of evidence is insufficient. The main topics identified for discussion related to: (1) diagnostic work-up and patient assessment; (2) stage I disease; (3) stage II-III disease; (4) post-chemotherapy surgery, salvage chemotherapy, salvage and desperation surgery and special topics; and (5) survivorship and follow-up schemes. The experts addressed questions relating to one of the five topics within five working groups. Relevant scientific literature was reviewed in advance. Recommendations were developed by the working groups and then presented to the entire panel. A consensus vote was obtained following whole-panel discussions, and the consensus recommendations were then further developed in post-meeting discussions in written form. This manuscript presents the results of the expert panel discussions, including the consensus recommendations and a summary of evidence supporting each recommendation. All participants approved the final manuscript.