Glioblastoma (GBM) is a brain tumor that carries a dismal prognosis and displays considerable heterogeneity. We have recently identified recurrent H3F3A mutations affecting two critical amino acids (K27 and G34) of histone H3.3 in one-third of pediatric GBM. Here, we show that each H3F3A mutation defines an epigenetic subgroup of GBM with a distinct global methylation pattern, and that they are mutually exclusive with IDH1 mutations, which characterize a third mutation-defined subgroup. Three further epigenetic subgroups were enriched for hallmark genetic events of adult GBM and/or established transcriptomic signatures. We also demonstrate that the two H3F3A mutations give rise to GBMs in separate anatomic compartments, with differential regulation of transcription factors OLIG1, OLIG2, and FOXG1, possibly reflecting different cellular origins.

While molecular subgrouping has revolutionized medulloblastoma classification, the extent of heterogeneity within subgroups is unknown. Similarity network fusion (SNF) applied to genome-wide DNA methylation and gene expression data across 763 primary samples identifies very homogeneous clusters of patients, supporting the presence of medulloblastoma subtypes. After integration of somatic copy-number alterations, and clinical features specific to each cluster, we identify 12 different subtypes of medulloblastoma. Integrative analysis using SNF further delineates group 3 from group 4 medulloblastoma, which is not as readily apparent through analyses of individual data types. Two clear subtypes of infants with Sonic Hedgehog medulloblastoma with disparate outcomes and biology are identified. Medulloblastoma subtypes identified through integrative clustering have important implications for stratification of future clinical trials.

Background Current treatment for medulloblastoma, which includes postoperative radiotherapy and 1 year of chemotherapy, does not cure many children with high-risk disease. We aimed to investigate the effectiveness of risk-adapted radiotherapy followed by a shortened period of dose-intense chemotherapy in children with medulloblastoma. Methods After resection, patients were classified as having average-risk medulloblastoma (≤1·5 cm2 residual tumour and no metastatic disease) or high-risk medulloblastoma (>1·5 cm2 residual disease or metastatic disease localised to neuraxis) medulloblastoma. All patients received risk-adapted craniospinal radiotherapy (23·4 Gy for average-risk disease and 36·0–39·6 Gy for high-risk disease) followed by four cycles of cyclophosphamide-based, dose-intensive chemotherapy. Patients were assessed regularly for disease status and treatment side-effects. The primary endpoint was 5-year event-free survival; we also measured overall survival. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00003211. Findings Of 134 children with medulloblastoma who underwent treatment (86 average-risk, 48 high-risk), 119 (89%) completed the planned protocol. No treatment-related deaths occurred. 5-year overall survival was 85% (95% CI 75–94) in patients in the average-risk group and 70% (54–84) in those in the high-risk group (p=0·04); 5-year event-free survival was 83% (73–93) and 70% (55–85), respectively (p=0·046). For the 116 patients whose histology was reviewed centrally, histological subtype correlated with 5-year event-free survival (p=0·04): 84% (74–95) for classic histology, 77% (49–100) for desmoplastic tumours, and 57% (33–80) for large-cell anaplastic tumours. Interpretation Risk-adapted radiotherapy followed by a shortened schedule of dose-intensive chemotherapy can be used to improve the outcome of patients with high-risk medulloblastoma.

Primitive neuroectodermal tumors of the central nervous system (CNS-PNETs) are highly aggressive, poorly differentiated embryonal tumors occurring predominantly in young children but also affecting adolescents and adults. Herein, we demonstrate that a significant proportion of institutionally diagnosed CNS-PNETs display molecular profiles indistinguishable from those of various other well-defined CNS tumor entities, facilitating diagnosis and appropriate therapy for patients with these tumors. From the remaining fraction of CNS-PNETs, we identify four new CNS tumor entities, each associated with a recurrent genetic alteration and distinct histopathological and clinical features. These new molecular entities, designated “CNS neuroblastoma with FOXR2 activation (CNS NB-FOXR2),” “CNS Ewing sarcoma family tumor with CIC alteration (CNS EFT-CIC),” “CNS high-grade neuroepithelial tumor with MN1 alteration (CNS HGNET-MN1),” and “CNS high-grade neuroepithelial tumor with BCOR alteration (CNS HGNET-BCOR),” will enable meaningful clinical trials and the development of therapeutic strategies for patients affected by poorly differentiated CNS tumors.

Diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG) is a fatal childhood cancer. We performed a chemical screen in patient-derived DIPG cultures along with RNA-seq analyses and integrated computational modeling to identify potentially effective therapeutic strategies. The multi-histone deacetylase inhibitor panobinostat demonstrated therapeutic efficacy both in vitro and in DIPG orthotopic xenograft models. Combination testing of panobinostat and the histone demethylase inhibitor GSK-J4 revealed that the two had synergistic effects. Together, these data suggest a promising therapeutic strategy for DIPG.

Purpose Reports detailing the prognostic impact of TP53 mutations in medulloblastoma offer conflicting conclusions. We resolve this issue through the inclusion of molecular subgroup profiles. Patients and Methods We determined subgroup affiliation, TP53 mutation status, and clinical outcome in a discovery cohort of 397 medulloblastomas. We subsequently validated our results on an independent cohort of 156 medulloblastomas. Results TP53 mutations are enriched in wingless (WNT; 16%) and sonic hedgehog (SHH; 21%) medulloblastomas and are virtually absent in subgroups 3 and 4 tumors (P < .001). Patients with SHH/TP53 mutant tumors are almost exclusively between ages 5 and 18 years, dramatically different from the general SHH distribution (P < .001). Children with SHH/TP53 mutant tumors harbor 56% germline TP53 mutations, which are not observed in children with WNT/TP53 mutant tumors. Five-year overall survival (OS; ± SE) was 41% ± 9% and 81% ± 5% for patients with SHH medulloblastomas with and without TP53 mutations, respectively (P < .001). Furthermore, TP53 mutations accounted for 72% of deaths in children older than 5 years with SHH medulloblastomas. In contrast, 5-year OS rates were 90% ± 9% and 97% ± 3% for patients with WNT tumors with and without TP53 mutations (P = .21). Multivariate analysis revealed that TP53 status was the most important risk factor for SHH medulloblastoma. Survival rates in the validation cohort mimicked the discovery results, revealing that poor survival of TP53 mutations is restricted to patients with SHH medulloblastomas (P = .012) and not WNT tumors. Conclusion Subgroup-specific analysis reconciles prior conflicting publications and confirms that TP53 mutations are enriched among SHH medulloblastomas, in which they portend poor outcome and account for a large proportion of treatment failures in these patients.

Purpose To describe clinical features, therapeutic approaches, and prognostic factors in pediatric patients with atypical teratoid/rhabdoid tumors (ATRT) treated at St Jude Children's Research Hospital (SJCRH). Patients and Methods Primary tumor samples from patients diagnosed with ATRT at SJCRH between July 1984 and June 2003 were identified. Pathology review included histologic, immunohistochemical analysis, and fluorescence in situ hybridization for SMARCB1 (also known as hSNF5/INI1) deletion. Clinical records of patients with pathologic confirmation of ATRT were reviewed. Results Thirty-seven patients were diagnosed with ATRT at SJCRH during the 19-year study interval. Six patients were excluded from this clinical review based on pathologic or clinical criteria. Of the remaining 31 patients, 22 were younger than 3 years. Posterior fossa primary lesions and metastatic disease at diagnosis were more common in younger patients with ATRT. All patients underwent surgical resection; 30 received subsequent chemotherapy. The majority of patients aged 3 years or older received postoperative craniospinal radiation. Two-year event-free (EFS) and overall survival (OS) of children aged 3 years or older (EFS, 78% + 14%; OS, 89% ± 11%) were significantly better than those for younger patients (EFS, 11% ± 6%; OS, 17% ± 8%); EFS, P = .009 and OS, P = .0001. No other clinical characteristics were predictive of survival. Three of four patients 3 years or older with progressive disease were successfully rescued with ifosfamide, carboplatin, and etoposide therapy. Conclusion Children presenting with ATRT before the age of 3 years have a dismal prognosis. ATRT presenting in older patients can be cured using a combination of radiation and high-dose alkylating therapy. Older patients with relapsed ATRT can have salvage treatment using ICE chemotherapy.

Purpose Two phase II studies assessed the efficacy of vismodegib, a sonic hedgehog (SHH) pathway inhibitor that binds smoothened (SMO), in pediatric and adult recurrent medulloblastoma (MB). Patients and Methods Adult patients enrolled onto PBTC-025B and pediatric patients enrolled onto PBTC-032 were treated with vismodegib (150 to 300 mg/d). Protocol-defined response, which had to be sustained for 8 weeks, was confirmed by central neuroimaging review. Molecular tests to identify patterns of response and insensitivity were performed when tissue was available. Results A total of 31 patients were enrolled onto PBTC-025B, and 12 were enrolled onto PBTC-032. Three patients in PBTC-025B and one in PBTC-032, all with SHH-subgroup MB (SHH-MB), exhibited protocol-defined responses. Progression-free survival (PFS) was longer in those with SHH-MB than in those with non-SHH–MB, and prolonged disease stabilization occurred in 41% of patient cases of SHH-MB. Among those with SHH-MB, loss of heterozygosity of PTCH1 was associated with prolonged PFS, and diffuse staining of P53 was associated with reduced PFS. Whole-exome sequencing identified mutations in SHH genes downstream from SMO in four of four tissue samples from nonresponders and upstream of SMO in two of four patients with favorable responses. Conclusion Vismodegib exhibits activity against adult recurrent SHH-MB but not against recurrent non-SHH–MB. Inadequate accrual of pediatric patients precluded conclusions in this population. Molecular analyses support the hypothesis that SMO inhibitor activity depends on the genomic aberrations within the tumor. Such inhibitors should be advanced in SHH-MB studies; however, molecular and genomic work remains imperative to identify target populations that will truly benefit.

Summary

Background

 Paediatric low-grade glioma is the most common CNS tumour of childhood. Although overall survival is good, disease often recurs. No single universally accepted treatment exists for these patients; however, standard cytotoxic chemotherapies are generally used. We aimed to assess the activity of selumetinib, a MEK1/2 inhibitor, in these patients. 

Methods

 The Pediatric Brain Tumor Consortium performed a multicentre, phase 2 study in patients with paediatric low-grade glioma in 11 hospitals in the USA. Patients aged 3–21 years with a Lansky or Karnofsky performance score greater than 60 and the presence of recurrent, refractory, or progressive paediatric low-grade glioma after at least one standard therapy were eligible for inclusion. Patients were assigned to six unique strata according to histology, tumour location, NF1 status, and BRAF aberration status; herein, we report the results of strata 1 and 3. Stratum 1 comprised patients with WHO grade I pilocytic astrocytoma harbouring either one of the two most common BRAF aberrations (KIAA1549–BRAF fusion or the BRAF^V600E [Val600Glu] mutation). Stratum 3 comprised patients with any neurofibromatosis type 1 (NF1)-associated paediatric low-grade glioma (WHO grades I and II). Selumetinib was provided as capsules given orally at the recommended phase 2 dose of 25 mg/m² twice daily in 28-day courses for up to 26 courses. The primary endpoint was the proportion of patients with a stratum-specific objective response (partial response or complete response), as assessed by the local site and sustained for at least 8 weeks. All responses were reviewed centrally. All eligible patients who initiated treatment were evaluable for the activity and toxicity analyses. Although the trial is ongoing in other strata, enrolment and planned follow-up is complete for strata 1 and 3. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01089101. 

Findings

 Between July 25, 2013, and June 12, 2015, 25 eligible and evaluable patients were accrued to stratum 1, and between Aug 28, 2013, and June 25, 2015, 25 eligible and evaluable patients were accrued to stratum 3. In stratum 1, nine (36% [95% CI 18–57]) of 25 patients achieved a sustained partial response. The median follow-up for the 11 patients who had not had a progression event by Aug 9, 2018, was 36·40 months (IQR 21·72–45·59). In stratum 3, ten (40% [21–61]) of 25 patients achieved a sustained partial response; median follow-up was 48·60 months (IQR 39·14–51·31) for the 17 patients without a progression event by Aug 9, 2018. The most frequent grade 3 or worse adverse events were elevated creatine phosphokinase (five [10%]) and maculopapular rash (five [10%]). No treatment-realted deaths were reported. 

Interpretation

 Selumetinib is active in recurrent, refractory, or progressive pilocytic astrocytoma harbouring common BRAF aberrations and NF1-associated paediatric low-grade glioma. These results show that selumetinib could be an alternative to standard chemotherapy for these subgroups of patients, and have directly led to the development of two Children's Oncology Group phase 3 studies comparing standard chemotherapy to selumetinib in patients with newly diagnosed paediatric low-grade glioma both with and without NF1. 

Funding

 National Cancer Institute Cancer Therapy Evaluation Program, the American Lebanese Syrian Associated Charities, and AstraZeneca.

Purpose The viewpoint of the terminally ill child at the time of an end-of-life decision has not been formally investigated. We identified the preferences of children and adolescents with advanced cancer about their end-of-life care and the factors that influenced their decisions. Patients and Methods Pediatric patients 10 or more years of age were interviewed within 7 days of participating in one of the following three end-of-life decisions: enrollment onto a phase I trial (n = 7), adoption of a do not resuscitate order (n = 5), or initiation of terminal care (n = 8). The patient, a parent, and the primary pediatric oncologist were interviewed separately by using open-ended interview questions. Results Twenty patients, aged 10 to 20 years (mean, 17 years and 4 months), with a refractory solid tumor (n = 12), brain tumor (n = 4), or leukemia (n = 4) participated. Eighteen patients (90%) accurately recalled all of their treatment options and identified their own death as a consequence of their decision. The factors that were most frequently identified included the following: for patients, caring about others (n = 19 patients); for parents, the child's preferences (n = 18 parents); and for physicians, the patient's prognosis and comorbid conditions (n = 14 physicians). Conclusion These children and adolescents with advanced cancer realized that they were involved in an end-of-life decision, understood the consequences of their decision, and were capable of participating in a complex decision process involving risks to themselves and others. The decision factors most frequently reported by patients were relationship based; this finding is contrary to existing developmental theories.