Accurate pathological diagnosis is crucial for optimal management of patients with cancer. For the approximately 100 known tumour types of the central nervous system, standardization of the diagnostic process has been shown to be particularly challenging-with substantial inter-observer variability in the histopathological diagnosis of many tumour types. Here we present a comprehensive approach for the DNA methylation-based classification of central nervous system tumours across all entities and age groups, and demonstrate its application in a routine diagnostic setting. We show that the availability of this method may have a substantial impact on diagnostic precision compared to standard methods, resulting in a change of diagnosis in up to 12% of prospective cases. For broader accessibility, we have designed a free online classifier tool, the use of which does not require any additional onsite data processing. Our results provide a blueprint for the generation of machine-learning-based tumour classifiers across other cancer entities, with the potential to fundamentally transform tumour pathology.

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.

Medulloblastoma, the most common malignant paediatric brain tumour, is currently treated with nonspecific cytotoxic therapies including surgery, whole-brain radiation, and aggressive chemotherapy. As medulloblastoma exhibits marked intertumoural heterogeneity, with at least four distinct molecular variants, previous attempts to identify targets for therapy have been underpowered because of small samples sizes. Here we report somatic copy number aberrations (SCNAs) in 1,087 unique medulloblastomas. SCNAs are common in medulloblastoma, and are predominantly subgroup-enriched. The most common region of focal copy number gain is a tandem duplication of SNCAIP, a gene associated with Parkinson’s disease, which is exquisitely restricted to Group 4α. Recurrent translocations of PVT1, including PVT1-MYC and PVT1-NDRG1, that arise through chromothripsis are restricted to Group 3. Numerous targetable SCNAs, including recurrent events targeting TGF-β signalling in Group 3, and NF-κB signalling in Group 4, suggest future avenues for rational, targeted therapy. Medulloblastoma is the most common malignant brain tumour in children; having assembled over 1,000 samples the authors report that somatic copy number aberrations are common in medulloblastoma, in particular a tandem duplication of SNCAIP, a gene associated with Parkinson’s disease, which is restricted to subgroup 4α, and translocations of PVT1, which are restricted to Group 3. Medulloblastoma is the most common malignant brain tumour in children. Four papers published in the 2 August 2012 issue of Nature use whole-genome and other sequencing techniques to produce a detailed picture of the genetics and genomics of this condition. Notable findings include the identification of recurrent mutations in genes not previously implicated in medulloblastoma, with significant genetic differences associated with the four biologically distinct subgroups and clinical outcomes in each. Potential avenues for therapy are suggested by the identification of targetable somatic copy-number alterations, including recurrent events targeting TGFβ signalling in Group 3, and NF-κB signalling in Group 4 medulloblastomas.

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.

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.

Background Patients with incomplete surgical resection of medulloblastoma are controversially regarded as having a marker of high-risk disease, which leads to patients undergoing aggressive surgical resections, so-called second-look surgeries, and intensified chemoradiotherapy. All previous studies assessing the clinical importance of extent of resection have not accounted for molecular subgroup. We analysed the prognostic value of extent of resection in a subgroup-specific manner. Methods We retrospectively identified patients who had a histological diagnosis of medulloblastoma and complete data about extent of resection and survival from centres participating in the Medulloblastoma Advanced Genomics International Consortium. We collected from resections done between April, 1997, and February, 2013, at 35 international institutions. We established medulloblastoma subgroup affiliation by gene expression profiling on frozen or formalin-fixed paraffin-embedded tissues. We classified extent of resection on the basis of postoperative imaging as gross total resection (no residual tumour), near-total resection (<1·5 cm2 tumour remaining), or sub-total resection (≥1·5 cm2 tumour remaining). We did multivariable analyses of overall survival and progression-free survival using the variables molecular subgroup (WNT, SHH, group 4, and group 3), age (<3 vs ≥3 years old), metastatic status (metastases vs no metastases), geographical location of therapy (North America/Australia vs rest of the world), receipt of chemotherapy (yes vs no) and receipt of craniospinal irradiation (<30 Gy or >30 Gy vs no craniospinal irradiation). The primary analysis outcome was the effect of extent of resection by molecular subgroup and the effects of other clinical variables on overall and progression-free survival. Findings We included 787 patients with medulloblastoma (86 with WNT tumours, 242 with SHH tumours, 163 with group 3 tumours, and 296 with group 4 tumours) in our multivariable Cox models of progression-free and overall survival. We found that the prognostic benefit of increased extent of resection for patients with medulloblastoma is attenuated after molecular subgroup affiliation is taken into account. We identified a progression-free survival benefit for gross total resection over sub-total resection (hazard ratio [HR] 1·45, 95% CI 1·07–1·96, p=0·016) but no overall survival benefit (HR 1·23, 0·87–1·72, p=0·24). We saw no progression-free survival or overall survival benefit for gross total resection compared with near-total resection (HR 1·05, 0·71–1·53, p=0·8158 for progression-free survival and HR 1·14, 0·75–1·72, p=0·55 for overall survival). No significant survival benefit existed for greater extent of resection for patients with WNT, SHH, or group 3 tumours (HR 1·03, 0·67–1·58, p=0·89 for sub-total resection vs gross total resection). For patients with group 4 tumours, gross total resection conferred a benefit to progression-free survival compared with sub-total resection (HR 1·97, 1·22–3·17, p=0·0056), especially for those with metastatic disease (HR 2·22, 1·00–4·93, p=0·050). However, gross total resection had no effect on overall survival compared with sub-total resection in patients with group 4 tumours (HR 1·67, 0·93–2·99, p=0·084). Interpretation The prognostic benefit of increased extent of resection for patients with medulloblastoma is attenuated after molecular subgroup affiliation is taken into account. Although maximum safe surgical resection should remain the standard of care, surgical removal of small residual portions of medulloblastoma is not recommended when the likelihood of neurological morbidity is high because there is no definitive benefit to gross total resection compared with near-total resection. Funding Canadian Cancer Society Research Institute, Terry Fox Research Institute, Canadian Institutes of Health Research, National Institutes of Health, Pediatric Brain Tumor Foundation, and the Garron Family Chair in Childhood Cancer Research.

Medulloblastoma comprises four distinct molecular subgroups: WNT, SHH, Group 3, and Group 4. Current medulloblastoma protocols stratify patients based on clinical features: patient age, metastatic stage, extent of resection, and histologic variant. Stark prognostic and genetic differences among the four subgroups suggest that subgroup-specific molecular biomarkers could improve patient prognostication.Molecular biomarkers were identified from a discovery set of 673 medulloblastomas from 43 cities around the world. Combined risk stratification models were designed based on clinical and cytogenetic biomarkers identified by multivariable Cox proportional hazards analyses. Identified biomarkers were tested using fluorescent in situ hybridization (FISH) on a nonoverlapping medulloblastoma tissue microarray (n = 453), with subsequent validation of the risk stratification models.Subgroup information improves the predictive accuracy of a multivariable survival model compared with clinical biomarkers alone. Most previously published cytogenetic biomarkers are only prognostic within a single medulloblastoma subgroup. Profiling six FISH biomarkers (GLI2, MYC, chromosome 11 [chr11], chr14, 17p, and 17q) on formalin-fixed paraffin-embedded tissues, we can reliably and reproducibly identify very low-risk and very high-risk patients within SHH, Group 3, and Group 4 medulloblastomas.Combining subgroup and cytogenetic biomarkers with established clinical biomarkers substantially improves patient prognostication, even in the context of heterogeneous clinical therapies. The prognostic significance of most molecular biomarkers is restricted to a specific subgroup. We have identified a small panel of cytogenetic biomarkers that reliably identifies very high-risk and very low-risk groups of patients, making it an excellent tool for selecting patients for therapy intensification and therapy de-escalation in future clinical trials.

Background.Diffuse H3 K27M-mutant gliomas occur primarily in children but can also be encountered in adults. The aim of this study was to describe the characteristics of H3 K27M-mutant gliomas in adults.