Importance

 E-cadherin (CDH1) is a cancer predisposition gene mutated in families meeting clinically defined hereditary diffuse gastric cancer (HDGC). Reliable estimates of cancer risk and spectrum in germline mutation carriers are essential for management. For families withoutCDH1mutations, genetic-based risk stratification has not been possible, resulting in limited clinical options. 

Objectives

 To derive accurate estimates of gastric and breast cancer risks inCDH1mutation carriers and determine if germline mutations in other genes are associated with HDGC. 

Design, Setting, and Participants

 Testing forCDH1germline mutations was performed on 183 index cases meeting clinical criteria for HDGC. Penetrance was derived from 75 mutation-positive families from within this and other cohorts, comprising 3858 probands (353 with gastric cancer and 89 with breast cancer). Germline DNA from 144 HDGC probands lackingCDH1mutations was screened using multiplexed targeted sequencing for 55 cancer-associated genes. 

Main Outcomes and Measures

 Accurate estimates of gastric and breast cancer risks inCDH1mutation carriers and the relative contribution of other cancer predisposition genes in familial gastric cancers. 

Results

 Thirty-one distinct pathogenicCDH1mutations (14 novel) were identified in 34 of 183 index cases (19%). By the age of 80 years, the cumulative incidence of gastric cancer was 70% (95% CI, 59%-80%) for males and 56% (95% CI, 44%-69%) for females, and the risk of breast cancer for females was 42% (95% CI, 23%-68%). InCDH1mutation–negative index cases, candidate mutations were identified in 16 of 144 probands (11%), including mutations within genes of high and moderate penetrance:CTNNA1, BRCA2, STK11, SDHB, PRSS1,ATM, MSR1, andPALB2. 

Conclusions and Relevance

 This is the largest reported series ofCDH1mutation carriers, providing more precise estimates of age-associated risks of gastric and breast cancer that will improve counseling of unaffected carriers. In HDGC families lackingCDH1mutations, testing ofCTNNA1and other tumor suppressor genes should be considered. Clinically defined HDGC families can harbor mutations in genes (ie,BRCA2)with different clinical ramifications fromCDH1. Therefore, we propose that HDGC syndrome may be best defined by mutations inCDH1and closely related genes, rather than through clinical criteria that capture families with heterogeneous susceptibility profiles.

Pancreatic cancer is not caused by a specific series of genetic alterations that occur sequentially but by one, or few, catastrophic events that result in simultaneous oncogenic genetic rearrangements, giving rise to highly aggressive tumours. Pancreatic cancer is a highly aggressive tumour type. With a view to examining the evolution of rapid tumour progression in this cancer, this paper presents an analysis of more than a hundred tumour-enriched whole-genome sequences from primary and metastatic pancreas cancers obtained from collaborating hospitals in Canada and the United States of America. Challenging a traditional model of progressive evolution based on ordered mutations in several genes, the authors find support for a role of complex rearrangements and chromothripsis in pancreatic cancer progression, which suggests that the genomic instability that marks this cancer may be explained by a punctuated equilibrium model. Pancreatic cancer, a highly aggressive tumour type with uniformly poor prognosis, exemplifies the classically held view of stepwise cancer development1. The current model of tumorigenesis, based on analyses of precursor lesions, termed pancreatic intraepithelial neoplasm (PanINs) lesions, makes two predictions: first, that pancreatic cancer develops through a particular sequence of genetic alterations2,3,4,5 (KRAS, followed by CDKN2A, then TP53 and SMAD4); and second, that the evolutionary trajectory of pancreatic cancer progression is gradual because each alteration is acquired independently. A shortcoming of this model is that clonally expanded precursor lesions do not always belong to the tumour lineage2,5,6,7,8,9, indicating that the evolutionary trajectory of the tumour lineage and precursor lesions can be divergent. This prevailing model of tumorigenesis has contributed to the clinical notion that pancreatic cancer evolves slowly and presents at a late stage10. However, the propensity for this disease to rapidly metastasize and the inability to improve patient outcomes, despite efforts aimed at early detection11, suggest that pancreatic cancer progression is not gradual. Here, using newly developed informatics tools, we tracked changes in DNA copy number and their associated rearrangements in tumour-enriched genomes and found that pancreatic cancer tumorigenesis is neither gradual nor follows the accepted mutation order. Two-thirds of tumours harbour complex rearrangement patterns associated with mitotic errors, consistent with punctuated equilibrium as the principal evolutionary trajectory12. In a subset of cases, the consequence of such errors is the simultaneous, rather than sequential, knockout of canonical preneoplastic genetic drivers that are likely to set-off invasive cancer growth. These findings challenge the current progression model of pancreatic cancer and provide insights into the mutational processes that give rise to these aggressive tumours.

Pancreatic adenocarcinoma presents as a spectrum of a highly aggressive disease in patients. The basis of this disease heterogeneity has proved difficult to resolve due to poor tumor cellularity and extensive genomic instability. To address this, a dataset of whole genomes and transcriptomes was generated from purified epithelium of primary and metastatic tumors. Transcriptome analysis demonstrated that molecular subtypes are a product of a gene expression continuum driven by a mixture of intratumoral subpopulations, which was confirmed by single-cell analysis. Integrated whole-genome analysis uncovered that molecular subtypes are linked to specific copy number aberrations in genes such as mutant KRAS and GATA6. By mapping tumor genetic histories, tetraploidization emerged as a key mutational process behind these events. Taken together, these data support the premise that the constellation of genomic aberrations in the tumor gives rise to the molecular subtype, and that disease heterogeneity is due to ongoing genomic instability during progression. Whole-genome sequencing, transcriptome sequencing and single-cell analysis of primary and metastatic pancreatic adenocarcinoma identify molecular subtypes and intratumor heterogeneity.

Abstract Pancreatic cancer is projected to become the second leading cause of cancer-related death in the United States by 2020. A familial aggregation of pancreatic cancer has been established, but the cause of this aggregation in most families is unknown. To determine the genetic basis of susceptibility in these families, we sequenced the germline genomes of 638 patients with familial pancreatic cancer and the tumor exomes of 39 familial pancreatic adenocarcinomas. Our analyses support the role of previously identified familial pancreatic cancer susceptibility genes such as BRCA2, CDKN2A, and ATM, and identify novel candidate genes harboring rare, deleterious germline variants for further characterization. We also show how somatic point mutations that occur during hematopoiesis can affect the interpretation of genome-wide studies of hereditary traits. Our observations have important implications for the etiology of pancreatic cancer and for the identification of susceptibility genes in other common cancer types. Significance: The genetic basis of disease susceptibility in the majority of patients with familial pancreatic cancer is unknown. We whole genome sequenced 638 patients with familial pancreatic cancer and demonstrate that the genetic underpinning of inherited pancreatic cancer is highly heterogeneous. This has significant implications for the management of patients with familial pancreatic cancer. Cancer Discov; 6(2); 166–75. ©2015 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 109

PURPOSE To estimate age-specific relative and absolute cancer risks of breast cancer and to estimate risks of ovarian, pancreatic, male breast, prostate, and colorectal cancers associated with germline PALB2 pathogenic variants (PVs) because these risks have not been extensively characterized. METHODS We analyzed data from 524 families with PALB2 PVs from 21 countries. Complex segregation analysis was used to estimate relative risks (RRs; relative to country-specific population incidences) and absolute risks of cancers. The models allowed for residual familial aggregation of breast and ovarian cancer and were adjusted for the family-specific ascertainment schemes. RESULTS We found associations between PALB2 PVs and risk of female breast cancer (RR, 7.18; 95% CI, 5.82 to 8.85; P = 6.5 × 10 −76 ), ovarian cancer (RR, 2.91; 95% CI, 1.40 to 6.04; P = 4.1 × 10 −3 ), pancreatic cancer (RR, 2.37; 95% CI, 1.24 to 4.50; P = 8.7 × 10 −3 ), and male breast cancer (RR, 7.34; 95% CI, 1.28 to 42.18; P = 2.6 × 10 −2 ). There was no evidence for increased risks of prostate or colorectal cancer. The breast cancer RRs declined with age ( P for trend = 2.0 × 10 −3 ). After adjusting for family ascertainment, breast cancer risk estimates on the basis of multiple case families were similar to the estimates from families ascertained through population-based studies ( P for difference = .41). On the basis of the combined data, the estimated risks to age 80 years were 53% (95% CI, 44% to 63%) for female breast cancer, 5% (95% CI, 2% to 10%) for ovarian cancer, 2%-3% (95% CI females, 1% to 4%; 95% CI males, 2% to 5%) for pancreatic cancer, and 1% (95% CI, 0.2% to 5%) for male breast cancer. CONCLUSION These results confirm PALB2 as a major breast cancer susceptibility gene and establish substantial associations between germline PALB2 PVs and ovarian, pancreatic, and male breast cancers. These findings will facilitate incorporation of PALB2 into risk prediction models and optimize the clinical cancer risk management of PALB2 PV carriers.

Abstract Purpose: To determine the impact of basal-like and classical subtypes in advanced pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) and to explore GATA6 expression as a surrogate biomarker. Experimental Design: Within the COMPASS trial, patients proceeding to chemotherapy for advanced PDAC undergo tumor biopsy for RNA-sequencing (RNA-seq). Overall response rate (ORR) and overall survival (OS) were stratified by subtypes and according to chemotherapy received. Correlation of GATA6 with the subtypes using gene expression profiling, in situ hybridization (ISH) was explored. Results: Between December 2015 and May 2019, 195 patients (95%) had enough tissue for RNA-seq; 39 (20%) were classified as basal-like and 156 (80%) as classical. RECIST response data were available for 157 patients; 29 basal-like and 128 classical where the ORR was 10% versus 33%, respectively (P = 0.02). In patients with basal-like tumors treated with modified FOLFIRINOX (n = 22), the progression rate was 60% compared with 15% in classical PDAC (P = 0.0002). Median OS in the intention-to-treat population (n = 195) was 9.3 months for classical versus 5.9 months for basal-like PDAC (HR, 0.47; 95% confidence interval, 0.32–0.69; P = 0.0001). GATA6 expression by RNA-seq highly correlated with the classifier (P < 0.001) and ISH predicted the subtypes with sensitivity of 89% and specificity of 83%. In a multivariate analysis, GATA6 expression was prognostic (P = 0.02). In exploratory analyses, basal-like tumors, could be identified by keratin 5, were more hypoxic and enriched for a T-cell–inflamed gene expression signature. Conclusions: The basal-like subtype is chemoresistant and can be distinguished from classical PDAC by GATA6 expression. See related commentary by Collisson, p. 4715