Summary

 Ependymal tumors across age groups are currently classified and graded solely by histopathology. It is, however, commonly accepted that this classification scheme has limited clinical utility based on its lack of reproducibility in predicting patients' outcome. We aimed at establishing a uniform molecular classification using DNA methylation profiling. Nine molecular subgroups were identified in a large cohort of 500 tumors, 3 in each anatomical compartment of the CNS, spine, posterior fossa, supratentorial. Two supratentorial subgroups are characterized by prototypic fusion genes involving RELA and YAP1, respectively. Regarding clinical associations, the molecular classification proposed herein outperforms the current histopathological classification and thus might serve as a basis for the next World Health Organization classification of CNS tumors.

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.

Medulloblastoma is a highly malignant paediatric brain tumour currently treated with a combination of surgery, radiation and chemotherapy, posing a considerable burden of toxicity to the developing child. Genomics has illuminated the extensive intertumoral heterogeneity of medulloblastoma, identifying four distinct molecular subgroups. Group 3 and group 4 subgroup medulloblastomas account for most paediatric cases; yet, oncogenic drivers for these subtypes remain largely unidentified. Here we describe a series of prevalent, highly disparate genomic structural variants, restricted to groups 3 and 4, resulting in specific and mutually exclusive activation of the growth factor independent 1 family proto-oncogenes, GFI1 and GFI1B. Somatic structural variants juxtapose GFI1 or GFI1B coding sequences proximal to active enhancer elements, including super-enhancers, instigating oncogenic activity. Our results, supported by evidence from mouse models, identify GFI1 and GFI1B as prominent medulloblastoma oncogenes and implicate ‘enhancer hijacking’ as an efficient mechanism driving oncogene activation in a childhood cancer. Focusing on two ill-characterized subtypes of medulloblastoma (group 3 and group 4), this study identifies prevalent genomic structural variants that are restricted to these two subtypes and independently bring together coding regions of GFI1 family proto-oncogenes with active enhancer elements, leading to their mutually exclusive oncogenic activation. Medulloblastoma is a highly malignant paediatric brain tumour. Here the authors focus on two ill-characterized subtypes — group 3 and group 4 — which account for the majority of paediatric cases. They identify prevalent genomic structural variants, which are restricted to these two subtypes, and bring together coding regions of proto-oncogenes, GFI1 and GFI1B, and active enhancer elements leading to oncogene activation. This work identifies 'enhancer hijacking' as an efficient mechanism driving oncogene activation in a childhood cancer.

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.

BackgroundMedulloblastoma is associated with rare hereditary cancer predisposition syndromes; however, consensus medulloblastoma predisposition genes have not been defined and screening guidelines for genetic counselling and testing for paediatric patients are not available. We aimed to assess and define these genes to provide evidence for future screening guidelines.MethodsIn this international, multicentre study, we analysed patients with medulloblastoma from retrospective cohorts (International Cancer Genome Consortium [ICGC] PedBrain, Medulloblastoma Advanced Genomics International Consortium [MAGIC], and the CEFALO series) and from prospective cohorts from four clinical studies (SJMB03, SJMB12, SJYC07, and I-HIT-MED). Whole-genome sequences and exome sequences from blood and tumour samples were analysed for rare damaging germline mutations in cancer predisposition genes. DNA methylation profiling was done to determine consensus molecular subgroups: WNT (MBWNT), SHH (MBSHH), group 3 (MBGroup3), and group 4 (MBGroup4). Medulloblastoma predisposition genes were predicted on the basis of rare variant burden tests against controls without a cancer diagnosis from the Exome Aggregation Consortium (ExAC). Previously defined somatic mutational signatures were used to further classify medulloblastoma genomes into two groups, a clock-like group (signatures 1 and 5) and a homologous recombination repair deficiency-like group (signatures 3 and 8), and chromothripsis was investigated using previously established criteria. Progression-free survival and overall survival were modelled for patients with a genetic predisposition to medulloblastoma.FindingsWe included a total of 1022 patients with medulloblastoma from the retrospective cohorts (n=673) and the four prospective studies (n=349), from whom blood samples (n=1022) and tumour samples (n=800) were analysed for germline mutations in 110 cancer predisposition genes. In our rare variant burden analysis, we compared these against 53 105 sequenced controls from ExAC and identified APC, BRCA2, PALB2, PTCH1, SUFU, and TP53 as consensus medulloblastoma predisposition genes according to our rare variant burden analysis and estimated that germline mutations accounted for 6% of medulloblastoma diagnoses in the retrospective cohort. The prevalence of genetic predispositions differed between molecular subgroups in the retrospective cohort and was highest for patients in the MBSHH subgroup (20% in the retrospective cohort). These estimates were replicated in the prospective clinical cohort (germline mutations accounted for 5% of medulloblastoma diagnoses, with the highest prevalence [14%] in the MBSHH subgroup). Patients with germline APC mutations developed MBWNT and accounted for most (five [71%] of seven) cases of MBWNT that had no somatic CTNNB1 exon 3 mutations. Patients with germline mutations in SUFU and PTCH1 mostly developed infant MBSHH. Germline TP53 mutations presented only in childhood patients in the MBSHH subgroup and explained more than half (eight [57%] of 14) of all chromothripsis events in this subgroup. Germline mutations in PALB2 and BRCA2 were observed across the MBSHH, MBGroup3, and MBGroup4 molecular subgroups and were associated with mutational signatures typical of homologous recombination repair deficiency. In patients with a genetic predisposition to medulloblastoma, 5-year progression-free survival was 52% (95% CI 40–69) and 5-year overall survival was 65% (95% CI 52–81); these survival estimates differed significantly across patients with germline mutations in different medulloblastoma predisposition genes.InterpretationGenetic counselling and testing should be used as a standard-of-care procedure in patients with MBWNT and MBSHH because these patients have the highest prevalence of damaging germline mutations in known cancer predisposition genes. We propose criteria for routine genetic screening for patients with medulloblastoma based on clinical and molecular tumour characteristics.FundingGerman Cancer Aid; German Federal Ministry of Education and Research; German Childhood Cancer Foundation (Deutsche Kinderkrebsstiftung); European Research Council; National Institutes of Health; Canadian Institutes for Health Research; German Cancer Research Center; St Jude Comprehensive Cancer Center; American Lebanese Syrian Associated Charities; Swiss National Science Foundation; European Molecular Biology Organization; Cancer Research UK; Hertie Foundation; Alexander and Margaret Stewart Trust; V Foundation for Cancer Research; Sontag Foundation; Musicians Against Childhood Cancer; BC Cancer Foundation; Swedish Council for Health, Working Life and Welfare; Swedish Research Council; Swedish Cancer Society; the Swedish Radiation Protection Authority; Danish Strategic Research Council; Swiss Federal Office of Public Health; Swiss Research Foundation on Mobile Communication; Masaryk University; Ministry of Health of the Czech Republic; Research Council of Norway; Genome Canada; Genome BC; Terry Fox Research Institute; Ontario Institute for Cancer Research; Pediatric Oncology Group of Ontario; The Family of Kathleen Lorette and the Clark H Smith Brain Tumour Centre; Montreal Children's Hospital Foundation; The Hospital for Sick Children: Sonia and Arthur Labatt Brain Tumour Research Centre, Chief of Research Fund, Cancer Genetics Program, Garron Family Cancer Centre, MDT's Garron Family Endowment; BC Childhood Cancer Parents Association; Cure Search Foundation; Pediatric Brain Tumor Foundation; Brainchild; and the Government of Ontario.

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.