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.

Ependymomas are common childhood brain tumours that occur throughout the nervous system, but are most common in the paediatric hindbrain. Current standard therapy comprises surgery and radiation, but not cytotoxic chemotherapy as it does not further increase survival. Whole-genome and whole-exome sequencing of 47 hindbrain ependymomas reveals an extremely low mutation rate, and zero significant recurrent somatic single nucleotide variants. Although devoid of recurrent single nucleotide variants and focal copy number aberrations, poor-prognosis hindbrain ependymomas exhibit a CpG island methylator phenotype. Transcriptional silencing driven by CpG methylation converges exclusively on targets of the Polycomb repressive complex 2 which represses expression of differentiation genes through trimethylation of H3K27. CpG island methylator phenotype-positive hindbrain ependymomas are responsive to clinical drugs that target either DNA or H3K27 methylation both in vitro and in vivo. We conclude that epigenetic modifiers are the first rational therapeutic candidates for this deadly malignancy, which is epigenetically deregulated but genetically bland. Although genetically bland, the posterior fossa group A subgroup of ependymomas, found often in infants and associated with poor prognosis, exhibit widespread epigenetic alterations, namely a CpG island methylator phenotype; these tumours are shown to be susceptible both in vitro and in vivo to various compounds that target epigenetic modifications, such as DNA methylation and H3K27 tri-methylation. In this issue of Nature two groups present independent genomic analyses on ependymomas, a type of tumour that occurs throughout the nervous system, but most commonly in the hindbrain in children. Mack et al. found a low overall mutation rate and no significant recurrent mutations in 47 hindbrain ependymomas. But posterior fossa group B tumours, a subgroup found predominantly in infants and associated with poor prognosis, were distinguished by a CpG island methylator phenotype. This subgroup is shown to be susceptible to various compounds that target epigenetic modifications, including an EZH2 inhibitor that showed efficacy in a mouse xenograft model. Parker et al. found the C11orf95–RELA fusion gene in about 70% of supratentorial tumours, but not in other ependymoma subgroups. The gene fusions arise through chromothripsis and lead to the expression of a fusion protein that constitutively activates NF-κB signalling. In a mouse model, expression of C11orf95–RELA in neural stem cells leads to the formation of brain tumours. These findings identify NF-κB signalling as a possible therapeutic target in patients with this type of ependymoma.

Despite the histological similarity of ependymomas from throughout the neuroaxis, the disease likely comprises multiple independent entities, each with a distinct molecular pathogenesis. Transcriptional profiling of two large independent cohorts of ependymoma reveals the existence of two demographically, transcriptionally, genetically, and clinically distinct groups of posterior fossa (PF) ependymomas. Group A patients are younger, have laterally located tumors with a balanced genome, and are much more likely to exhibit recurrence, metastasis at recurrence, and death compared with Group B patients. Identification and optimization of immunohistochemical (IHC) markers for PF ependymoma subgroups allowed validation of our findings on a third independent cohort, using a human ependymoma tissue microarray, and provides a tool for prospective prognostication and stratification of PF ependymoma patients.

The mitochondrial myopathies typically affect many organ systems and are associated with mutations in mitochondrial DNA (mtDNA) that are maternally inherited. However, there is also a sporadic form of mitochondrial myopathy in which exercise intolerance is the predominant symptom. We studied the biochemical and molecular characteristics of this sporadic myopathy.

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.

We used high-resolution SNP genotyping to identify regions of genomic gain and loss in the genomes of 212 medulloblastomas, malignant pediatric brain tumors. We found focal amplifications of 15 known oncogenes and focal deletions of 20 known tumor suppressor genes (TSG), most not previously implicated in medulloblastoma. Notably, we identified previously unknown amplifications and homozygous deletions, including recurrent, mutually exclusive, highly focal genetic events in genes targeting histone lysine methylation, particularly that of histone 3, lysine 9 (H3K9). Post-translational modification of histone proteins is critical for regulation of gene expression, can participate in determination of stem cell fates and has been implicated in carcinogenesis. Consistent with our genetic data, restoration of expression of genes controlling H3K9 methylation greatly diminishes proliferation of medulloblastoma in vitro. Copy number aberrations of genes with critical roles in writing, reading, removing and blocking the state of histone lysine methylation, particularly at H3K9, suggest that defective control of the histone code contributes to the pathogenesis of medulloblastoma.

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.

Abstract Transcription factors are frequent cancer driver genes, exhibiting noted specificity based on the precise cell of origin. We demonstrate that ZIC1 exhibits loss-of-function (LOF) somatic events in group 4 (G4) medulloblastoma through recurrent point mutations, subchromosomal deletions and mono-allelic epigenetic repression (60% of G4 medulloblastoma). In contrast, highly similar SHH medulloblastoma exhibits distinct and diametrically opposed gain-of-function mutations and copy number gains (20% of SHH medulloblastoma). Overexpression of ZIC1 suppresses the growth of group 3 medulloblastoma models, whereas it promotes the proliferation of SHH medulloblastoma precursor cells. SHH medulloblastoma ZIC1 mutants show increased activity versus wild-type ZIC1, whereas G4 medulloblastoma ZIC1 mutants exhibit LOF phenotypes. Distinct ZIC1 mutations affect cells of the rhombic lip in diametrically opposed ways, suggesting that ZIC1 is a critical developmental transcriptional regulator in both the normal and transformed rhombic lip and identifying ZIC1 as an exquisitely context-dependent driver gene in medulloblastoma.