Despite significant improvement in the survival of pediatric patients with cancer, treatment outcomes for high-risk, relapsed, and refractory cancers remain unsatisfactory. Moreover, prolonged survival is frequently associated with long-term adverse effects due to intensive multimodal treatments. Accelerating the progress of pediatric oncology requires both therapeutic advances and strategies to mitigate the long-term cytotoxic side effects, potentially through targeting specific molecular drivers of pediatric malignancies. In this report, we present the results of integrative genomic and transcriptomic profiling of 230 patients with malignant solid tumors (the "primary cohort") and 18 patients with recurrent or otherwise difficult-to-treat nonmalignant conditions (the "secondary cohort"). The integrative workflow for the primary cohort enabled the identification of clinically significant single nucleotide variants, small insertions/deletions, and fusion genes, which were found in 55% and 28% of patients, respectively. For 38% of patients, molecularly informed treatment recommendations were made. In the secondary cohort, known or potentially driving alteration was detected in 89% of cases, including a suspected novel causal gene for patients with inclusion body infantile digital fibromatosis. Furthermore, 47% of findings also brought therapeutic implications for subsequent management. Across both cohorts, changes or refinements to the original histopathological diagnoses were achieved in 4% of cases. Our study demonstrates the efficacy of integrating advanced genomic and transcriptomic analyses to identify therapeutic targets, refine diagnoses, and optimize treatment strategies for challenging pediatric and young adult malignancies and underscores the need for broad implementation of precision oncology in clinical settings.
- MeSH
- dítě MeSH
- genomika * metody MeSH
- individualizovaná medicína * metody MeSH
- kohortové studie MeSH
- kojenec MeSH
- lékařská onkologie metody MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mladý dospělý MeSH
- nádory * genetika terapie MeSH
- předškolní dítě MeSH
- stanovení celkové genové exprese MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- kojenec MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mladý dospělý MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- předškolní dítě MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Alterations in DNA methylation profiles belong to important mechanisms in cancer development, and their assessment can be utilized for rapid and precise diagnostics. Therefore, establishing datasets of methylation profiles can improve and deepen our understanding of the role of epigenetic changes in cancer development as well as improve our diagnostic capabilities. In this dataset, we generated NGS data for 189 samples of pediatric CNS, soft tissue, and bone tumors. The sequencing libraries were prepared using methyl capture bisulfite sequencing, an effective compromise between whole-genome bisulfite sequencing and array-based methods with a more limited scope of target regions. The larger part of the cohort was processed with the Agilent SureSelectXT Human Methyl-Seq kit (149 samples) and the rest with the Illumina TruSeq Methyl Capture EPIC Library Prep Kit (40 samples). The data presented in this article may help other researchers further elucidate the importance of methylation in diagnosing pediatric CNS tumors, soft tissue, and bone tumors.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Východiska: Nádorový genom dětských pacientů se vyznačuje řadou charakteristik, které jej značně odlišují od malignit dospělého věku. Mezi tyto charakteristiky patří nízká mutační nálož, významná role epigenetických změn a také četnost výskytu fúzních genů jakožto řídicích prvků kancerogeneze. Fúzní geny vznikají v důsledku několika typů chromozomálních přestaveb, jako jsou translokace, delece, inzerce či inverze, a mohou mít celou řadu funkčních dopadů. Ačkoli byly v minulosti studovány především v kontextu hematologických malignit, jejich význam v diagnostice a terapii solidních nádorů neustále narůstá. Materiál a metody: U 250 pacientů se solidními nádory z Kliniky dětské onkologie Fakultní nemocnice Brno byla provedena analýza fúzních genů metodou cíleného RNA sekvenování. Sekvenační knihovny byly připraveny s pomocí sady TruSight RNA Pan-Cancer Panel (Illumina, USA), který pokrývá 1385 klinicky relevantních genů. Sekvenace knihoven proběhla s využitím NextSeq Mid Output Kit (150 cyklů) na platformě NextSeq 500 (Illumina, USA). Sekvenační čtení byla namapována na referenční genom hg38 s pomocí STAR aligneru s parametry nastavenými tak, aby umožnily detekci fúzních genů. Pro vyhledání fúzních genů byly použity nástroje Arriba a STARfusion a identifikované fúzní geny byly manuálně ověřeny v softwaru IGV. Výsledky: Klinicky relevantní fúzní geny byly identifikovány u 25 % pacientů. Největší podíl identifikovaných fúzí tvořily fúze asociované se sarkomy, jako jsou EWSR1-FLI1, PAX3-FOXO1 nebo SS18-SSX1/2. Druhou největší skupinu představovaly fúze typické pro nádory CNS, zejména KIAA1549-BRAF či jiné fúze aktivující Ras/MAPK signalizaci. U pacientky s renálním karcinomem byla identifikována dosud nepopsaná fúze DVL3-TFE3. Celkem 33 % identifikovaných fúzních genů bylo terapeuticky cílitelných a u 2/3 pacientů s terapeuticky cílitelnou fúzí byla nasazena odpovídající léčba. Závěr: Analýza fúzních genů má velký přínos v diagnostice, prognostické stratifikaci a terapeutickém plánování pediatrických onkologických pacientů. Použití vysokokapacitních přístupů, jako je RNA sekvenování, umožňuje identifikaci nových fúzních genů a tím také hlubší porozumění komplexním změnám doprovázejícím vznik a rozvoj nádorových onemocnění.
Background: Pediatric cancer genome significantly differs from the genome of adult malignancies and is characterized by low tumor mutational burden, the great importance of epigenetic changes, and also the frequent occurrence of fusion genes. Fusion genes arise as a result of several types of chromosomal rearrangements, such as translocations, deletions, insertions, or inversions, and can have a variety of functional impacts. In the past, they were studied mainly in the context of hematological malignancies; however, their importance in the diagnostics and therapy of solid tumors is increasing. Materials and methods: In 250 patients with solid tumors from the Department of Pediatric Oncology of University Hospital Brno, an analysis of fusion genes was performed using targeted RNA sequencing. Sequencing libraries were prepared using the TruSight RNA Pan-Cancer Panel (Illumina), which covers 1 385 clinically relevant genes, and sequenced using the NextSeq Mid Output Kit (150 cycles) on the NextSeq 500 platform (Illumina). Sequencing reads were mapped to hg38 using the STAR aligner with parameters set to allow fusion genes detection. Arriba and STARfusion tools were used to search for fusion genes, which were subsequently manually verified in the IGV software. Results: Clinically relevant fusion genes were identified in 25% of patients. The largest proportion of fusions identified were fusions associated with sarcomas, such as EWSR1-FLI1, PAX3-FOXO1, or SS18-SSX1/2. The second-largest group was represented by CNS tumor fusions, especially KIAA1549-BRAF or other Ras/MAPK-associated fusions. A previously undescribed DVL3-TFE3 fusion was identified in a renal carcinoma patient. 33% of the identified fusion genes were therapeutically targetable, and 2/3 of patients received corresponding treatment. Conclusion: The analysis of fusion genes is of great benefit in the diagnostics, prognostic stratification, and therapeutic planning of pediatric cancer patients. The use of high-throughput approaches such as RNA sequencing enables the identification of novel fusion genes as well as a deeper understanding of the complex changes that are involved in the development of the disease.
BACKGROUND: Tumor mutational burden (TMB) is an emerging genomic biomarker in cancer that has been associated with improved response to immune checkpoint inhibitors (ICIs) in adult cancers. It was described that variability in TMB assessment is introduced by different laboratory techniques and various settings of bioinformatic pipelines. In pediatric oncology, no study has been published describing this variability so far. METHODS: In our study, we performed whole exome sequencing (WES, both germline and somatic) and calculated TMB in 106 patients with high-risk/recurrent pediatric solid tumors of 28 distinct cancer types. Subsequently, we used WES data for TMB calculation using an in silico approach simulating two The Food and Drug Administration (FDA)-approved/authorized comprehensive genomic panels for cancer. RESULTS: We describe a strong correlation between WES-based and panel-based TMBs; however, we show that this high correlation is significantly affected by inclusion of only a few hypermutated cases. In the series of nine cases, we determined TMB in two sequentially collected tumor tissue specimens and observed an increase in TMB along with tumor progression. Furthermore, we evaluated the extent to which potential ICI indication could be affected by variability in techniques and bioinformatic pipelines used for TMB assessment. We confirmed that this technological variability could significantly affect ICI indication in pediatric cancer patients; however, this significance decreases with the increasing cut-off values. CONCLUSIONS: For the first time in pediatric oncology, we assessed the reliability of TMB estimation across multiple pediatric cancer types using real-life WES and in silico analysis of two major targeted gene panels and confirmed a significant technological variability to be introduced by different laboratory techniques and various settings of bioinformatic pipelines.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Východiska: Meduloblastom (MB) je nejčastější maligní nádor centrálního nervového systému u dětí. V ČR ročně onemocní tímto nádorem přibližně 10–12 dětí. MB jsou považovány za vysoce rizikové nádory se sklonem k metastazování. Současné pokroky v molekulární diagnostice pomáhají ve zpřesnění diagnózy a předpovědi klinického průběhu onemocnění. V současné době jsou MB rozdělovány do podskupin, a to na základě molekulárních drah řídících jejich vznik, na WNT aktivované, SHH aktivované, skupinu 3 a 4. Jednotlivé podskupiny se liší svou histologií, klinickým průběhem, genomickými změnami a profily genové exprese. Cílem naší studie je klasifikace pacientů s MB do čtyř základních molekulárních skupin a porovnání získaných výsledků s literaturou. Materiál a metody: U pacientů s MB je v rámci naší studie prováděno profilování genových expresí pomocí Affymetrix GeneChip Human Gene 1.0. ST Array (Thermo Fisher Scientific, MA, USA). Vstupním materiálem je celková RNA izolovaná ze zamražené nádorové tkáně. Samotná klasifikace je založena na metodě vyvinuté P. Northcottem v roce 2011. Výsledky: Od dubna 2015 do února 2019 bylo do naší studie zařazeno celkem 21 pacientů s MB. Medián věku pacienta v době diagnózy byl 6 let, zařazeno bylo 14 chlapců a 7 dívek. U pacientů bylo provedeno profilování genové exprese a následná molekulární klasifikace MB. Zjistili jsme, že nejčastěji zastoupená skupina MB byla skupina 4 (9 pacientů, 43 %), následovala skupina 3 (5 pacientů, 24 %), SHH aktivovaný MB (4 pacienti, 19 %) a nejméně zastoupenou skupinou byl WNT aktivovaný MB (3 pacienti, 14 %). Výsledky stanovení podskupiny MB byly úspěšně korelovány s histopatologickým nálezem a dalšími molekulárně genetickými vyšetřeními. Závěr: Molekulární klasifikace pacientů s MB, která byla zavedena na našem pracovišti, umožňuje lépe porozumět tomuto heterogennímu charakteru onemocnění a pomáhá v terapeutickém plánování.
Background: Medulloblastoma (MB) is the most common malignant tumour of the central nervous system in children. MB is considered to be high risk tumour propensity to metastasize. In the Czech Republic, approximately 10-12 children are affected annually by this tumour. Recent progress in molecular diagnostics helps to refine the diagnosis and estimate clinical prognosis of the disease. Currently, MBs are subclassified into WNT-activated, SHH-activated, group 3, and 4 based on molecular pathways that drive their tumorigenesis. Each subtype differs in its histopathology, clinical features, genomic changes and gene expressions. The aim of our study is to classify patient‘s MBs into four basic molecular groups and compare our results with published data. Material and methods: In our study we analysed expression profiles using Affymetrix GeneChip Human Gene 1.0. ST Array (Thermo Fisher Scientific, MA, USA). As input material RNA extracted from the fresh frozen tissue was used. Molecular classification based on the method established by P. Northcott in 2011 was performed. Results: From April 2015 to February 2019, 21 patients with MBs were included in our study. Median age of the patients at the time of diagnosis was 6 years, 14 boys and 7 girls were enrolled. Gene expression profiling and molecular classification of MBs was performed. Based on this methodology, we found the most frequently represented subgroup of MB was group 4 (9 patients, 43%), followed by group 3 (5 patients, 24%), SHH-activated MB (4 patients, 19%) and the least represented subgroup was WNT-activated MB (3 patients, 14%). Results of molecular subgroup classification of MBs were successfully correlated with histopathological findings and other molecular-genetic examinations. Conclusion: Molecular classification of MBs has been established in our institution allowing better understanding of this heterogeneous disease and helping clinicians in therapeutic planning in affected patients.
- MeSH
- dítě MeSH
- dospělí MeSH
- exprese genu MeSH
- individualizovaná medicína MeSH
- kojenec MeSH
- lidé MeSH
- meduloblastom diagnóza genetika MeSH
- mladiství MeSH
- předškolní dítě MeSH
- Check Tag
- dítě MeSH
- dospělí MeSH
- kojenec MeSH
- lidé MeSH
- mladiství MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- předškolní dítě MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
