Key Points Targeted genome sequencing reveals high-frequency somatic MAP2K1 mutations in Langerhans cell histiocytosis. MAP2K1 mutations are mutually exclusive with BRAF mutations and may have implications for the use of BRAF and MEK targeted therapy.

Splenic marginal zone lymphoma (SMZL), the most common primary lymphoma of spleen, is poorly understood at the genetic level. In this study, using whole-genome DNA sequencing (WGS) and confirmation by Sanger sequencing, we observed mutations identified in several genes not previously known to be recurrently altered in SMZL. In particular, we identified recurrent somatic gain-of-function mutations in NOTCH2, a gene encoding a protein required for marginal zone B cell development, in 25 of 99 (∼25%) cases of SMZL and in 1 of 19 (∼5%) cases of nonsplenic MZLs. These mutations clustered near the C-terminal proline/glutamate/serine/threonine (PEST)-rich domain, resulting in protein truncation or, rarely, were nonsynonymous substitutions affecting the extracellular heterodimerization domain (HD). NOTCH2 mutations were not present in other B cell lymphomas and leukemias, such as chronic lymphocytic leukemia/small lymphocytic lymphoma (CLL/SLL; n = 15), mantle cell lymphoma (MCL; n = 15), low-grade follicular lymphoma (FL; n = 44), hairy cell leukemia (HCL; n = 15), and reactive lymphoid hyperplasia (n = 14). NOTCH2 mutations were associated with adverse clinical outcomes (relapse, histological transformation, and/or death) among SMZL patients (P = 0.002). These results suggest that NOTCH2 mutations play a role in the pathogenesis and progression of SMZL and are associated with a poor prognosis.

Ameloblastoma is an odontogenic neoplasm whose overall mutational landscape has not been well characterized. We sought to characterize pathogenic mutations in ameloblastoma and their clinical and functional significance with an emphasis on the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway.A total of 84 ameloblastomas and 40 non-ameloblastoma odontogenic tumors were evaluated with a combination of BRAF V600E allele-specific PCR, VE1 immunohistochemistry, the Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel, and Sanger sequencing. Efficacy of a BRAF inhibitor was evaluated in an ameloblastoma-derived cell line.Somatic, activating, and mutually exclusive RAS-BRAF and FGFR2 mutations were identified in 88% of cases. Somatic mutations in SMO, CTNNB1, PIK3CA, and SMARCB1 were also identified. BRAF V600E was the most common mutation, found in 62% of ameloblastomas and in ameloblastic fibromas/fibrodentinomas but not in other odontogenic tumors. This mutation was associated with a younger age of onset, whereas BRAF wild-type cases arose more frequently in the maxilla and showed earlier recurrences. One hundred percent concordance was observed between VE1 immunohistochemistry and molecular detection of BRAF V600E mutations. Ameloblastoma cells demonstrated constitutive MAPK pathway activation in vitro. Proliferation and MAPK activation were potently inhibited by the BRAF inhibitor vemurafenib.Our findings suggest that activating FGFR2-RAS-BRAF mutations play a critical role in the pathogenesis of most cases of ameloblastoma. Somatic mutations in SMO, CTNNB1, PIK3CA, and SMARCB1 may function as secondary mutations. BRAF V600E mutations have both diagnostic and prognostic implications. In vitro response of ameloblastoma to a BRAF inhibitor suggests a potential role for targeted therapy.

Next-generation sequencing (NGS) has enabled genome-wide personalized oncology efforts at centers and companies with the specialty expertise and infrastructure required to identify and prioritize actionable variants. Such approaches are not scalable, preventing widespread adoption. Likewise, most targeted NGS approaches fail to assess key relevant genomic alteration classes. To address these challenges, we predefined the catalog of relevant solid tumor somatic genome variants (gain-of-function or loss-of-function mutations, high-level copy number alterations, and gene fusions) through comprehensive bioinformatics analysis of >700,000 samples. To detect these variants, we developed the Oncomine Comprehensive Panel (OCP), an integrative NGS-based assay [compatible with < 20 ng of DNA/RNA from formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissues], coupled with an informatics pipeline to specifically identify relevant predefined variants and created a knowledge base of related potential treatments, current practice guidelines, and open clinical trials. We validated OCP using molecular standards and more than 300 FFPE tumor samples, achieving >95% accuracy for KRAS, epidermal growth factor receptor, and BRAF mutation detection as well as for ALK and TMPRSS2:ERG gene fusions. Associating positive variants with potential targeted treatments demonstrated that 6% to 42% of profiled samples (depending on cancer type) harbored alterations beyond routine molecular testing that were associated with approved or guideline-referenced therapies. As a translational research tool, OCP identified adaptive CTNNB1 amplifications/mutations in treated prostate cancers. Through predefining somatic variants in solid tumors and compiling associated potential treatment strategies, OCP represents a simplified, broadly applicable targeted NGS system with the potential to advance precision oncology efforts.

Sézary syndrome (SS) is an aggressive leukaemia of mature T cells with poor prognosis and limited options for targeted therapies. The comprehensive genetic alterations underlying the pathogenesis of SS are unknown. Here we integrate whole-genome sequencing (n=6), whole-exome sequencing (n=66) and array comparative genomic hybridization-based copy-number analysis (n=80) of primary SS samples. We identify previously unknown recurrent loss-of-function aberrations targeting members of the chromatin remodelling/histone modification and trithorax families, including ARID1A in which functional loss from nonsense and frameshift mutations and/or targeted deletions is observed in 40.3% of SS genomes. We also identify recurrent gain-of-function mutations targeting PLCG1 (9%) and JAK1, JAK3, STAT3 and STAT5B (JAK/STAT total ∼11%). Functional studies reveal sensitivity of JAK1-mutated primary SS cells to JAK inhibitor treatment. These results highlight the complex genomic landscape of SS and a role for inhibition of JAK/STAT pathways for the treatment of SS.

Molecular tests have an inherent limit of detection (LOD) and, therefore, require samples with sufficiently high percentages of neoplastic cells. Many laboratories employ tissue dissection; however, optimal procedures for dissection and quality assurance (QA) measures have not been established. In this study, several modifications to tissue dissection procedures and workflow were introduced over four years. Each modification resulted in a significant improvement in on one or more QA measures. The review of materials following dissection resulted in a 90% reduction in KRAS mutations below the stated LOD (p = 0.004). Mutation allele frequencies correlated best with estimated tumor percentages for pathologists with more experience in this process. The direct marking of unstained slides, use of a stereomicroscope, validation of extraction from diagnostic slides and use of a robust, targeted NGS platform, all resulted in reduction of quantity not sufficient (QNS) specimens from 20-25% to nearly 0%, without a significant increase in test failures or mutations below the LOD. These data indicate that post-dissection review of unstained slides and monitoring QNS rate, test failure rate and mutation allele frequencies are important tumor dissection QA measures that should be considered by laboratories performing tissue dissections. The amendments to tissue dissection procedures enacted during this study resulted in a measurable improvement in the quality and reliability of this process based on these metrics.