Liver cancer has the second highest worldwide cancer mortality rate and has limited therapeutic options. We analyzed 363 hepatocellular carcinoma (HCC) cases by whole-exome sequencing and DNA copy number analyses, and we analyzed 196 HCC cases by DNA methylation, RNA, miRNA, and proteomic expression also. DNA sequencing and mutation analysis identified significantly mutated genes, including LZTR1, EEF1A1, SF3B1, and SMARCA4. Significant alterations by mutation or downregulation by hypermethylation in genes likely to result in HCC metabolic reprogramming (ALB, APOB, and CPS1) were observed. Integrative molecular HCC subtyping incorporating unsupervised clustering of five data platforms identified three subtypes, one of which was associated with poorer prognosis in three HCC cohorts. Integrated analyses enabled development of a p53 target gene expression signature correlating with poor survival. Potential therapeutic targets for which inhibitors exist include WNT signaling, MDM4, MET, VEGFA, MCL1, IDH1, TERT, and immune checkpoint proteins CTLA-4, PD-1, and PD-L1.

Diffuse large B cell lymphoma (DLBCL), the most common lymphoid malignancy in adults, is a clinically and genetically heterogeneous disease that is further classified into transcriptionally defined activated B cell (ABC) and germinal center B cell (GCB) subtypes. We carried out a comprehensive genetic analysis of 304 primary DLBCLs and identified low-frequency alterations, captured recurrent mutations, somatic copy number alterations, and structural variants, and defined coordinate signatures in patients with available outcome data. We integrated these genetic drivers using consensus clustering and identified five robust DLBCL subsets, including a previously unrecognized group of low-risk ABC-DLBCLs of extrafollicular/marginal zone origin; two distinct subsets of GCB-DLBCLs with different outcomes and targetable alterations; and an ABC/GCB-independent group with biallelic inactivation of TP53, CDKN2A loss, and associated genomic instability. The genetic features of the newly characterized subsets, their mutational signatures, and the temporal ordering of identified alterations provide new insights into DLBCL pathogenesis. The coordinate genetic signatures also predict outcome independent of the clinical International Prognostic Index and suggest new combination treatment strategies. More broadly, our results provide a roadmap for an actionable DLBCL classification.

John Maris, Matthew Meyerson, Marco Marra and colleagues report results of a large-scale sequencing study of neuroblastoma. They observe a low median exonic mutation frequency and strikingly few recurrently mutated genes in these tumors, highlighting challenges for developing targeted therapeutic strategies based on frequently mutated oncogenic drivers. Neuroblastoma is a malignancy of the developing sympathetic nervous system that often presents with widespread metastatic disease, resulting in survival rates of less than 50%. To determine the spectrum of somatic mutation in high-risk neuroblastoma, we studied 240 affected individuals (cases) using a combination of whole-exome, genome and transcriptome sequencing as part of the Therapeutically Applicable Research to Generate Effective Treatments (TARGET) initiative. Here we report a low median exonic mutation frequency of 0.60 per Mb (0.48 nonsilent) and notably few recurrently mutated genes in these tumors. Genes with significant somatic mutation frequencies included ALK (9.2% of cases), PTPN11 (2.9%), ATRX (2.5%, and an additional 7.1% had focal deletions), MYCN (1.7%, causing a recurrent p.Pro44Leu alteration) and NRAS (0.83%). Rare, potentially pathogenic germline variants were significantly enriched in ALK, CHEK2, PINK1 and BARD1. The relative paucity of recurrent somatic mutations in neuroblastoma challenges current therapeutic strategies that rely on frequently altered oncogenic drivers.

To compare lung adenocarcinoma (ADC) and lung squamous cell carcinoma (SqCC) and to identify new drivers of lung carcinogenesis, we examined the exome sequences and copy number profiles of 660 lung ADC and 484 lung SqCC tumor-normal pairs. Recurrent alterations in lung SqCCs were more similar to those of other squamous carcinomas than to alterations in lung ADCs. New significantly mutated genes included PPP3CA, DOT1L, and FTSJD1 in lung ADC, RASA1 in lung SqCC, and KLF5, EP300, and CREBBP in both tumor types. New amplification peaks encompassed MIR21 in lung ADC, MIR205 in lung SqCC, and MAPK1 in both. Lung ADCs lacking receptor tyrosine kinase-Ras-Raf pathway alterations had mutations in SOS1, VAV1, RASA1, and ARHGAP35. Regarding neoantigens, 47% of the lung ADC and 53% of the lung SqCC tumors had at least five predicted neoepitopes. Although targeted therapies for lung ADC and SqCC are largely distinct, immunotherapies may aid in treatment for both subtypes.

To gain insight into the genomic basis of diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL), we performed massively parallel whole-exome sequencing of 55 primary tumor samples from patients with DLBCL and matched normal tissue. We identified recurrent mutations in genes that are well known to be functionally relevant in DLBCL, including MYD88, CARD11, EZH2, and CREBBP. We also identified somatic mutations in genes for which a functional role in DLBCL has not been previously suspected. These genes include MEF2B, MLL2, BTG1, GNA13, ACTB, P2RY8, PCLO, and TNFRSF14. Further, we show that BCL2 mutations commonly occur in patients with BCL2/IgH rearrangements as a result of somatic hypermutation normally occurring at the IgH locus. The BCL2 point mutations are primarily synonymous, and likely caused by activation-induced cytidine deaminase-mediated somatic hypermutation, as shown by comprehensive analysis of enrichment of mutations in WRCY target motifs. Those nonsynonymous mutations that are observed tend to be found outside of the functionally important BH domains of the protein, suggesting that strong negative selection against BCL2 loss-of-function mutations is at play. Last, by using an algorithm designed to identify likely functionally relevant but infrequent mutations, we identify KRAS, BRAF, and NOTCH1 as likely drivers of DLBCL pathogenesis in some patients. Our data provide an unbiased view of the landscape of mutations in DLBCL, and this in turn may point toward new therapeutic strategies for the disease.

Abstract Purpose: The genetic differences between human papilloma virus (HPV)–positive and –negative head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) remain largely unknown. To identify differential biology and novel therapeutic targets for both entities, we determined mutations and copy-number aberrations in a large cohort of locoregionally advanced HNSCC. Experimental Design: We performed massively parallel sequencing of 617 cancer-associated genes in 120 matched tumor/normal samples (42.5% HPV-positive). Mutations and copy-number aberrations were determined and results validated with a secondary method. Results: The overall mutational burden in HPV-negative and HPV-positive HNSCC was similar with an average of 15.2 versus 14.4 somatic exonic mutations in the targeted cancer-associated genes. HPV-negative tumors showed a mutational spectrum concordant with published lung squamous cell carcinoma analyses with enrichment for mutations in TP53, CDKN2A, MLL2, CUL3, NSD1, PIK3CA, and NOTCH genes. HPV-positive tumors showed unique mutations in DDX3X, FGFR2/3 and aberrations in PIK3CA, KRAS, MLL2/3, and NOTCH1 were enriched in HPV-positive tumors. Currently targetable genomic alterations were identified in FGFR1, DDR2, EGFR, FGFR2/3, EPHA2, and PIK3CA. EGFR, CCND1, and FGFR1 amplifications occurred in HPV-negative tumors, whereas 17.6% of HPV-positive tumors harbored mutations in fibroblast growth factor receptor genes (FGFR2/3), including six recurrent FGFR3 S249C mutations. HPV-positive tumors showed a 5.8% incidence of KRAS mutations, and DNA-repair gene aberrations, including 7.8% BRCA1/2 mutations, were identified. Conclusions: The mutational makeup of HPV-positive and HPV-negative HNSCC differs significantly, including targetable genes. HNSCC harbors multiple therapeutically important genetic aberrations, including frequent aberrations in the FGFR and PI3K pathway genes. Clin Cancer Res; 21(3); 632–41. ©2014 AACR. See related commentary by Krigsfeld and Chung, p. 495

Cholangiocarcinoma (CCA) is an aggressive malignancy of the bile ducts, with poor prognosis and limited treatment options. Here, we describe the integrated analysis of somatic mutations, RNA expression, copy number, and DNA methylation by The Cancer Genome Atlas of a set of predominantly intrahepatic CCA cases and propose a molecular classification scheme. We identified an IDH mutant-enriched subtype with distinct molecular features including low expression of chromatin modifiers, elevated expression of mitochondrial genes, and increased mitochondrial DNA copy number. Leveraging the multi-platform data, we observed that ARID1A exhibited DNA hypermethylation and decreased expression in the IDH mutant subtype. More broadly, we found that IDH mutations are associated with an expanded histological spectrum of liver tumors with molecular features that stratify with CCA. Our studies reveal insights into the molecular pathogenesis and heterogeneity of cholangiocarcinoma and provide classification information of potential therapeutic significance.

We analyzed 921 adenocarcinomas of the esophagus, stomach, colon, and rectum to examine shared and distinguishing molecular characteristics of gastrointestinal tract adenocarcinomas (GIACs). Hypermutated tumors were distinct regardless of cancer type and comprised those enriched for insertions/deletions, representing microsatellite instability cases with epigenetic silencing of MLH1 in the context of CpG island methylator phenotype, plus tumors with elevated single-nucleotide variants associated with mutations in POLE. Tumors with chromosomal instability were diverse, with gastroesophageal adenocarcinomas harboring fragmented genomes associated with genomic doubling and distinct mutational signatures. We identified a group of tumors in the colon and rectum lacking hypermutation and aneuploidy termed genome stable and enriched in DNA hypermethylation and mutations in KRAS, SOX9, and PCBP1.

Significance We present, to our knowledge, the first comprehensive next-generation sequencing of osteosarcoma in combination with a functional genomic screen in a genetically defined mouse model of osteosarcoma. Our data provide a strong rationale for targeting the phosphatidylinositol 3-kinase/mammalian target of rapamycin pathway in osteosarcoma and a foundation for rational clinical trial design. These findings present an immediate clinical opportunity because multiple inhibitors of this pathway are currently in clinical trials.