Summary

Background

 International consensus recognises four medulloblastoma molecular subgroups: WNT (MB_WNT), SHH (MB_SHH), group 3 (MB_Grp3), and group 4 (MB_Grp4), each defined by their characteristic genome-wide transcriptomic and DNA methylomic profiles. These subgroups have distinct clinicopathological and molecular features, and underpin current disease subclassification and initial subgroup-directed therapies that are underway in clinical trials. However, substantial biological heterogeneity and differences in survival are apparent within each subgroup, which remain to be resolved. We aimed to investigate whether additional molecular subgroups exist within childhood medulloblastoma and whether these could be used to improve disease subclassification and prognosis predictions. 

Methods

 In this retrospective cohort study, we assessed 428 primary medulloblastoma samples collected from UK Children's Cancer and Leukaemia Group (CCLG) treatment centres (UK), collaborating European institutions, and the UKCCSG-SIOP-PNET3 European clinical trial. An independent validation cohort (n=276) of archival tumour samples was also analysed. We analysed samples from patients with childhood medulloblastoma who were aged 0–16 years at diagnosis, and had central review of pathology and comprehensive clinical data. We did comprehensive molecular profiling, including DNA methylation microarray analysis, and did unsupervised class discovery of test and validation cohorts to identify consensus primary molecular subgroups and characterise their clinical and biological significance. We modelled survival of patients aged 3–16 years in patients (n=215) who had craniospinal irradiation and had been treated with a curative intent. 

Findings

 Seven robust and reproducible primary molecular subgroups of childhood medulloblastoma were identified. MB_WNT remained unchanged and each remaining consensus subgroup was split in two. MB_SHH was split into age-dependent subgroups corresponding to infant (<4·3 years; MB_SHH-Infant; n=65) and childhood patients (≥4·3 years; MB_SHH-Child; n=38). MB_Grp3 and MB_Grp4 were each split into high-risk (MB_Grp3-HR [n=65] and MB_Grp4-HR [n=85]) and low-risk (MB_Grp3-LR [n=50] and MB_Grp4-LR [n=73]) subgroups. These biological subgroups were validated in the independent cohort. We identified features of the seven subgroups that were predictive of outcome. Cross-validated subgroup-dependent survival models, incorporating these novel subgroups along with secondary clinicopathological and molecular features and established disease risk-factors, outperformed existing disease risk-stratification schemes. These subgroup-dependent models stratified patients into four clinical risk groups for 5-year progression-free survival: favourable risk (54 [25%] of 215 patients; 91% survival [95% CI 82–100]); standard risk (50 [23%] patients; 81% survival [70–94]); high-risk (82 [38%] patients; 42% survival [31–56]); and very high-risk (29 [13%] patients; 28% survival [14–56]). 

Interpretation

 The discovery of seven novel, clinically significant subgroups improves disease risk-stratification and could inform treatment decisions. These data provide a new foundation for future research and clinical investigations. 

Funding

 Cancer Research UK, The Tom Grahame Trust, Star for Harris, Action Medical Research, SPARKS, The JGW Patterson Foundation, The INSTINCT network (co-funded by The Brain Tumour Charity, Great Ormond Street Children's Charity, and Children with Cancer UK).

We undertook a comprehensive clinical and biological investigation of serial medulloblastoma biopsies obtained at diagnosis and relapse. Combined MYC family amplifications and P53 pathway defects commonly emerged at relapse, and all patients in this group died of rapidly progressive disease postrelapse. To study this interaction, we investigated a transgenic model of MYCN-driven medulloblastoma and found spontaneous development of Trp53 inactivating mutations. Abrogation of p53 function in this model produced aggressive tumors that mimicked characteristics of relapsed human tumors with combined P53-MYC dysfunction. Restoration of p53 activity and genetic and therapeutic suppression of MYCN all reduced tumor growth and prolonged survival. Our findings identify P53-MYC interactions at medulloblastoma relapse as biomarkers of clinically aggressive disease that may be targeted therapeutically.

The fusion gene MLL/AF4 defines a high-risk subtype of pro-B acute lymphoblastic leukemia. Relapse can be associated with a lineage switch from acute lymphoblastic to acute myeloid leukemia, resulting in poor clinical outcomes caused by resistance to chemotherapies and immunotherapies. In this study, the myeloid relapses shared oncogene fusion breakpoints with their matched lymphoid presentations and originated from various differentiation stages from immature progenitors through to committed B-cell precursors. Lineage switching is linked to substantial changes in chromatin accessibility and rewiring of transcriptional programs, including alternative splicing. These findings indicate that the execution and maintenance of lymphoid lineage differentiation is impaired. The relapsed myeloid phenotype is recurrently associated with the altered expression, splicing, or mutation of chromatin modifiers, including CHD4 coding for the ATPase/helicase of the nucleosome remodelling and deacetylation complex. Perturbation of CHD4 alone or in combination with other mutated epigenetic modifiers induces myeloid gene expression in MLL/AF4+ cell models, indicating that lineage switching in MLL/AF4 leukemia is driven and maintained by disrupted epigenetic regulation.

Summary Medulloblastoma is currently sub-classified into distinct DNA methylation subgroups/subtypes with particular clinico-molecular features. Using RNA-seq in large well annotated cohorts of medulloblastoma we show that transcriptionally Group3 and Group4 medulloblastomas exist not as discrete types but as intermediates on a bipolar continuum between archetypal Group3 and Group4 entities. Continuum position is prognostic, reflects propensity for specific DNA copy-number changes, key switches in isoform/enhancer usage and RNA-editing. Examining scRNA-seq profiles we show intra-tumoral transcriptional heterogeneity along the continuum is limited in a subtype-dependent manner. By integrating with a human scRNA-seq reference atlas we show this continuum is mirrored by an equivalent continuum of transcriptional cell types in early fetal cerebellar development. We identify unique developmental niches for all four major subgroups and link each to a common developmental antecedent. Our findings show a transcriptional continuum arising from oncogenic disruption of highly specific fetal cerebellar cell types, linked to almost every aspect of Group3/Group4 molecular biology and clinico-pathology.

ABSTRACT: Faith community nurses are positioned to play a vital role in addressing whole person health in multiple settings. A steady decline of nurses completing faith community nurse (FCN) training in a midwestern healthcare system sparked the system's hospital leadership to re-evaluate the FCN training and outreach program. To inform future education programs, an online needs assessment survey was deployed to FCNs. Focus groups were used to understand the FCNs' experiences in their role. The findings highlight a need for comprehensive educational programs, support networks, and funding mechanisms to support faith community nursing practice.

Abstract BACKGROUND Medulloblastoma is the commonest malignant brain tumour in childhood, with progression-free survival (PFS) &lt;65% in high-risk disease. Novel biomarkers, independent of current clinicopathological risk factors, could enhance understanding of biology and support improved treatment approaches. METHODS Using high-depth RNA sequencing of 217 patients, we identified novel multi-exonic medulloblastoma transcripts using a de novo analysis. We evaluated these alongside known/curated gene transcripts, including correlative survival analysis for 170 patients (aged 3-16 years and treated with curative intent). Multivariable survival analyses of the overall cohort (n=145) and a MBGroup3/MBGroup4 (Group3/Group4)-specific subcohort (n=95) was undertaken to identify prognostic transcripts, adjusting for current risk criteria and correcting for multiple testing. RESULTS From 3,150 novel transcripts identified, expression of 217 varied significantly and were further assessed. One was prognostic for PFS independent of subgroup (located on chromosome 20) while three were independently prognostic within Group3/Group4 (located on chromosome 1, 4 and 21 respectively). Transcript presence was validated by qPCR. From &gt;60,000 known transcripts identified, 9693 were assessed. Four were independently prognostic for PFS in the whole-cohort (MRPS12, SLC25A34, MLYCD and ROGD1). In Group3/Group4, the top upregulated canonical pathways associated with PFS were: polo-like kinase, cyclin/cell cycle regulation, BRCA1/ DNA damage response, and glutamate receptor signalling. MELK and NQO2 were among the top 10 transcripts most highly associated with Group3/Group4 PFS. The prognostic significance of six transcripts (MRPS12, MLYCD, MELK, CDK4, NQO2, ROGD1) was validated in an independent Group3/Group4 dataset (n=470) while ROGD1 was prognostic independent of subgroup. Immunohistochemical validation showed low CDK4 expression, low MLYCD expression and high CHK1 expression were independent prognosticators in Group3/Group4. CONCLUSION De novo transcripts represent a significant component of the medulloblastoma transcriptome, providing prognostic information, and enhancing biological understanding of Group3/Group4 disease. CHK1 and MELK represent promising validated candidates for further evaluation as prognostic biomarkers in Group3/Group4 medulloblastoma.

Abstract The fusion gene MLL-AF4 defines a high-risk subtype of pro-B acute lymphoblastic leukaemia. However, relapse can be associated with a switch from acute lymphoblastic to acute myeloid leukaemia. Here we show that these myeloid relapses share oncogene fusion breakpoints with their matched lymphoid presentations and can originate in either early, multipotent progenitors or committed B-cell precursors. Lineage switching is linked to substantial changes in chromatin accessibility and rewiring of transcriptional programmes indicating that the execution and maintenance of lymphoid lineage differentiation is impaired. We show that this subversion is recurrently associated with the dysregulation of repressive chromatin modifiers, notably the nucleosome remodelling and deacetylation complex, NuRD. In addition to mutations, we show differential expression or alternative splicing of NuRD members and other genes is able to reprogram the B lymphoid into a myeloid gene regulatory network. Lineage switching in MLL-AF4 leukaemia is therefore driven and maintained by defunct epigenetic regulation. Statement of Significance We demonstrate diverse cellular origins of lineage switched relapse within MLL - AF4 pro-B acute leukaemia. Irrespective of the developmental origin of relapse, dysregulation of NuRD and/or other epigenetic machinery underpins fundamental lineage reprogramming with profound implications for the increasing use of epitope directed therapies in this high-risk leukaemia.