Recent studies have revealed that the majority of pediatric low-grade astrocytomas (PLGA) harbor the BRAF-KIAA1549 (B-K) fusion gene resulting in constitutive activation of the RAS/MAPK pathway. However, the clinical significance of this genetic alteration is yet to be determined. We aimed to test the prognostic role of the B-K fusion in progression of incompletely resected PLGA.We retrospectively identified 70 consecutive patients with incompletely resected "clinically relevant" PLGA. We added 76 tumors diagnosed at our institution between 1985 and 2010 as controls. We examined BRAF alterations by reverse transcriptase PCR, FISH, and single-nucleotide polymorphism array analysis and correlated that with progression-free survival (PFS).Overall, 60% of tumors were B-K fusion positive. All patients with B-K fused PLGA are still alive. Five-year PFS was 61% ± 8% and 18% ± 8% for fusion positive and negative patients, respectively (P = 0.0004). B-K fusion resulted in similarly significant favorable PFS for patients who received chemotherapy. Multivariate analysis revealed that B-K fusion was the most significant favorable prognostic factor in incompletely resected PLGA and was independent of location, pathology, and age. In vitro, BRAF overexpression resulted in growth arrest associated with DNA damage (γH2AX expression). Five-year PFS was 68% ± 15% and 0% for patients with B-K fused and γH2AX-expressing PLGA versus negative tumors (P = 0.001).These data suggest that B-K fusion confers a less aggressive clinical phenotype on PLGA and may explain their tendency to growth arrest. Combined analysis of B-K fusion and γH2AX expression can determine prognosis and may be a powerful tool to tailor therapy for these patients.

Abstract Central nervous system germ cell tumors (CNS-GCT) are malignant neoplasms that arise predominantly during adolescence and young adulthood. These tumors are typically sensitive to treatment, but resulting long-term health deficits are common. Additional clinical challenges include surgical risks associated with tumor biopsy, and need to determine treatment response for adapting radiotherapy protocols. The aim of this study was to establish the detectability of circulating-tumor DNA (ctDNA) from cerebrospinal fluid (CSF) of children with CNS-GCT as a potential biomarker. We obtained CSF from patients with CNS-GCT by lumbar puncture or intra-operatively. Cell-free DNA (cfDNA) was extracted and subjected to low-pass whole genome sequencing (LP-WGS). Copy-number alterations (CNAs) were inferred and served as a marker of measurable residual disease (MRD). Comparisons with imaging findings and tumor marker levels were made. A total of 29 CSF samples from 21 patients (16 with germinoma, 5 with non-germinomatous GCT) were sequenced. Twenty samples from 19 patients were collected at diagnosis, and 9 samples from 7 patients were collected during or after therapy. Among the diagnostic samples, CNAs were detected in samples from 17/19 patients (89%), which included 8 with marker-negative tumors. Specific clinical scenarios suggested that serial cfDNA analysis may carry utility in tracking treatment responses as well as clarifying indeterminate imaging findings. Our results provide evidence for the high-sensitivity in detecting ctDNA from CSF of CNS-GCT patients using LP-WGS, with potential utility for non-invasive diagnosis and disease monitoring in upcoming CNS-GCT studies.