Patients with advanced squamous-cell non–small-cell lung cancer (NSCLC) who have disease progression during or after first-line chemotherapy have limited treatment options. This randomized, open-label, international, phase 3 study evaluated the efficacy and safety of nivolumab, a fully human IgG4 programmed death 1 (PD-1) immune-checkpoint–inhibitor antibody, as compared with docetaxel in this patient population.

Abstract KRAS is the most common oncogenic driver in lung adenocarcinoma (LUAC). We previously reported that STK11/LKB1 (KL) or TP53 (KP) comutations define distinct subgroups of KRAS-mutant LUAC. Here, we examine the efficacy of PD-1 inhibitors in these subgroups. Objective response rates to PD-1 blockade differed significantly among KL (7.4%), KP (35.7%), and K-only (28.6%) subgroups (P < 0.001) in the Stand Up To Cancer (SU2C) cohort (174 patients) with KRAS-mutant LUAC and in patients treated with nivolumab in the CheckMate-057 phase III trial (0% vs. 57.1% vs. 18.2%; P = 0.047). In the SU2C cohort, KL LUAC exhibited shorter progression-free (P < 0.001) and overall (P = 0.0015) survival compared with KRASMUT;STK11/LKB1WT LUAC. Among 924 LUACs, STK11/LKB1 alterations were the only marker significantly associated with PD-L1 negativity in TMBIntermediate/High LUAC. The impact of STK11/LKB1 alterations on clinical outcomes with PD-1/PD-L1 inhibitors extended to PD-L1–positive non–small cell lung cancer. In Kras-mutant murine LUAC models, Stk11/Lkb1 loss promoted PD-1/PD-L1 inhibitor resistance, suggesting a causal role. Our results identify STK11/LKB1 alterations as a major driver of primary resistance to PD-1 blockade in KRAS-mutant LUAC. Significance: This work identifies STK11/LKB1 alterations as the most prevalent genomic driver of primary resistance to PD-1 axis inhibitors in KRAS-mutant lung adenocarcinoma. Genomic profiling may enhance the predictive utility of PD-L1 expression and tumor mutation burden and facilitate establishment of personalized combination immunotherapy approaches for genomically defined LUAC subsets. Cancer Discov; 8(7); 822–35. ©2018 AACR. See related commentary by Etxeberria et al., p. 794. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 781

Purpose Treatment of advanced non–small-cell lung cancer with immune checkpoint inhibitors (ICIs) is characterized by durable responses and improved survival in a subset of patients. Clinically available tools to optimize use of ICIs and understand the molecular determinants of response are needed. Targeted next-generation sequencing (NGS) is increasingly routine, but its role in identifying predictors of response to ICIs is not known. Methods Detailed clinical annotation and response data were collected for patients with advanced non–small-cell lung cancer treated with anti–programmed death-1 or anti–programmed death-ligand 1 [anti-programmed cell death (PD)-1] therapy and profiled by targeted NGS (MSK-IMPACT; n = 240). Efficacy was assessed by Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) version 1.1, and durable clinical benefit (DCB) was defined as partial response/stable disease that lasted > 6 months. Tumor mutation burden (TMB), fraction of copy number–altered genome, and gene alterations were compared among patients with DCB and no durable benefit (NDB). Whole-exome sequencing (WES) was performed for 49 patients to compare quantification of TMB by targeted NGS versus WES. Results Estimates of TMB by targeted NGS correlated well with WES (ρ = 0.86; P < .001). TMB was greater in patients with DCB than with NDB ( P = .006). DCB was more common, and progression-free survival was longer in patients at increasing thresholds above versus below the 50th percentile of TMB (38.6% v 25.1%; P < .001; hazard ratio, 1.38; P = .024). The fraction of copy number–altered genome was highest in those with NDB. Variants in EGFR and STK11 associated with a lack of benefit. TMB and PD-L1 expression were independent variables, and a composite of TMB plus PD-L1 further enriched for benefit to ICIs. Conclusion Targeted NGS accurately estimates TMB and elevated TMB further improved likelihood of benefit to ICIs. TMB did not correlate with PD-L1 expression; both variables had similar predictive capacity. The incorporation of both TMB and PD-L1 expression into multivariable predictive models should result in greater predictive power.

Abstract Purpose: PD-1 inhibitors are established agents in the management of non–small cell lung cancer (NSCLC); however, only a subset of patients derives clinical benefit. To determine the activity of PD-1/PD-L1 inhibitors within clinically relevant molecular subgroups, we retrospectively evaluated response patterns among EGFR-mutant, anaplastic lymphoma kinase (ALK)-positive, and EGFR wild-type/ALK-negative patients. Experimental Design: We identified 58 patients treated with PD-1/PD-L1 inhibitors. Objective response rates (ORR) were assessed using RECIST v1.1. PD-L1 expression and CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) were evaluated by IHC. Results: Objective responses were observed in 1 of 28 (3.6%) EGFR-mutant or ALK-positive patients versus 7 of 30 (23.3%) EGFR wild-type and ALK-negative/unknown patients (P = 0.053). The ORR among never- or light- (≤10 pack years) smokers was 4.2% versus 20.6% among heavy smokers (P = 0.123). In an independent cohort of advanced EGFR-mutant (N = 68) and ALK-positive (N = 27) patients, PD-L1 expression was observed in 24%/16%/11% and 63%/47%/26% of pre–tyrosine kinase inhibitor (TKI) biopsies using cutoffs of ≥1%, ≥5%, and ≥50% tumor cell staining, respectively. Among EGFR-mutant patients with paired, pre- and post-TKI–resistant biopsies (N = 57), PD-L1 expression levels changed after resistance in 16 (28%) patients. Concurrent PD-L1 expression (≥5%) and high levels of CD8+ TILs (grade ≥2) were observed in only 1 pretreatment (2.1%) and 5 resistant (11.6%) EGFR-mutant specimens and was not observed in any ALK-positive, pre- or post-TKI specimens. Conclusions: NSCLCs harboring EGFR mutations or ALK rearrangements are associated with low ORRs to PD-1/PD-L1 inhibitors. Low rates of concurrent PD-L1 expression and CD8+ TILs within the tumor microenvironment may underlie these clinical observations. Clin Cancer Res; 22(18); 4585–93. ©2016 AACR. See related commentary by Gettinger and Politi, p. 4539

Advanced, anaplastic lymphoma kinase (ALK)-positive lung cancer is currently treated with the first-generation ALK inhibitor crizotinib followed by more potent, second-generation ALK inhibitors (e.g., ceritinib and alectinib) upon progression. Second-generation inhibitors are generally effective even in the absence of crizotinib-resistant ALK mutations, likely reflecting incomplete inhibition of ALK by crizotinib in many cases. Herein, we analyzed 103 repeat biopsies from ALK-positive patients progressing on various ALK inhibitors. We find that each ALK inhibitor is associated with a distinct spectrum of ALK resistance mutations and that the frequency of one mutation, ALKG1202R, increases significantly after treatment with second-generation agents. To investigate strategies to overcome resistance to second-generation ALK inhibitors, we examine the activity of the third-generation ALK inhibitor lorlatinib in a series of ceritinib-resistant, patient-derived cell lines, and observe that the presence of ALK resistance mutations is highly predictive for sensitivity to lorlatinib, whereas those cell lines without ALK mutations are resistant.Secondary ALK mutations are a common resistance mechanism to second-generation ALK inhibitors and predict for sensitivity to the third-generation ALK inhibitor lorlatinib. These findings highlight the importance of repeat biopsies and genotyping following disease progression on targeted therapies, particularly second-generation ALK inhibitors. Cancer Discov; 6(10); 1118-33. ©2016 AACRSee related commentary by Qiao and Lovly, p. 1084This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1069.

ALK gene rearrangement defines a new molecular subtype of non-small-cell lung cancer (NSCLC). In a recent phase 1 clinical trial, the ALK tyrosine-kinase inhibitor (TKI) crizotinib showed marked antitumour activity in patients with advanced, ALK-positive NSCLC. To assess whether crizotinib affects overall survival in these patients, we did a retrospective study comparing survival outcomes in crizotinib-treated patients in the trial and crizotinib-naive controls screened during the same time period.

Abstract Non–small cell lung cancers (NSCLC) harboring anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene rearrangements invariably develop resistance to the ALK tyrosine kinase inhibitor (TKI) crizotinib. Herein, we report the first preclinical evaluation of the next-generation ALK TKI, ceritinib (LDK378), in the setting of crizotinib resistance. An interrogation of in vitro and in vivo models of acquired resistance to crizotinib, including cell lines established from biopsies of patients with crizotinib-resistant NSCLC, revealed that ceritinib potently overcomes crizotinib-resistant mutations. In particular, ceritinib effectively inhibits ALK harboring L1196M, G1269A, I1171T, and S1206Y mutations, and a cocrystal structure of ceritinib bound to ALK provides structural bases for this increased potency. However, we observed that ceritinib did not overcome two crizotinib-resistant ALK mutations, G1202R and F1174C, and one of these mutations was identified in 5 of 11 biopsies from patients with acquired resistance to ceritinib. Altogether, our results demonstrate that ceritinib can overcome crizotinib resistance, consistent with clinical data showing marked efficacy of ceritinib in patients with crizotinib-resistant disease. Significance: The second-generation ALK inhibitor ceritinib can overcome several crizotinib-resistant mutations and is potent against several in vitro and in vivo laboratory models of acquired resistance to crizotinib. These findings provide the molecular basis for the marked clinical activity of ceritinib in patients with ALK-positive NSCLC with crizotinib-resistant disease. Cancer Discov; 4(6); 662–73. ©2014 AACR. See related commentary by Ramalingam and Khuri, p. 634 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 621

Targeted cancer therapies have produced substantial clinical responses, but most tumors develop resistance to these drugs. Here, we describe a pharmacogenomic platform that facilitates rapid discovery of drug combinations that can overcome resistance. We established cell culture models derived from biopsy samples of lung cancer patients whose disease had progressed while on treatment with epidermal growth factor receptor (EGFR) or anaplastic lymphoma kinase (ALK) tyrosine kinase inhibitors and then subjected these cells to genetic analyses and a pharmacological screen. Multiple effective drug combinations were identified. For example, the combination of ALK and MAPK kinase (MEK) inhibitors was active in an ALK -positive resistant tumor that had developed a MAP2K1 activating mutation, and the combination of EGFR and fibroblast growth factor receptor (FGFR) inhibitors was active in an EGFR mutant resistant cancer with a mutation in FGFR3 . Combined ALK and SRC (pp60c-src) inhibition was effective in several ALK-driven patient-derived models, a result not predicted by genetic analysis alone. With further refinements, this strategy could help direct therapeutic choices for individual patients.

RET fusions are oncogenic drivers in 1 to 2% of non-small-cell lung cancers (NSCLCs). In patients with RET fusion-positive NSCLC, the efficacy and safety of selective RET inhibition are unknown.We enrolled patients with advanced RET fusion-positive NSCLC who had previously received platinum-based chemotherapy and those who were previously untreated separately in a phase 1-2 trial of selpercatinib. The primary end point was an objective response (a complete or partial response) as determined by an independent review committee. Secondary end points included the duration of response, progression-free survival, and safety.In the first 105 consecutively enrolled patients with RET fusion-positive NSCLC who had previously received at least platinum-based chemotherapy, the percentage with an objective response was 64% (95% confidence interval [CI], 54 to 73). The median duration of response was 17.5 months (95% CI, 12.0 to could not be evaluated), and 63% of the responses were ongoing at a median follow-up of 12.1 months. Among 39 previously untreated patients, the percentage with an objective response was 85% (95% CI, 70 to 94), and 90% of the responses were ongoing at 6 months. Among 11 patients with measurable central nervous system metastasis at enrollment, the percentage with an objective intracranial response was 91% (95% CI, 59 to 100). The most common adverse events of grade 3 or higher were hypertension (in 14% of the patients), an increased alanine aminotransferase level (in 12%), an increased aspartate aminotransferase level (in 10%), hyponatremia (in 6%), and lymphopenia (in 6%). A total of 12 of 531 patients (2%) discontinued selpercatinib because of a drug-related adverse event.Selpercatinib had durable efficacy, including intracranial activity, with mainly low-grade toxic effects in patients with RET fusion-positive NSCLC who had previously received platinum-based chemotherapy and those who were previously untreated. (Funded by Loxo Oncology and others; LIBRETTO-001 ClinicalTrials.gov number, NCT03157128.).

Most patients with anaplastic lymphoma kinase (ALK)-rearranged or ROS proto-oncogene 1 (ROS1)-rearranged non-small-cell lung cancer (NSCLC) are sensitive to tyrosine kinase inhibitor (TKI) therapy, but resistance invariably develops, commonly within the CNS. This study aimed to analyse the safety, efficacy, and pharmacokinetic properties of lorlatinib, a novel, highly potent, selective, and brain-penetrant ALK and ROS1 TKI with preclinical activity against most known resistance mutations, in patients with advanced ALK-positive or ROS1-positive NSCLC.In this international multicentre, open-label, single-arm, first-in-man phase 1 dose-escalation study, eligible patients had advanced ALK-positive or ROS1-positive NSCLC and were older than 18 years, with an Eastern Cooperative Oncology Group performance status of 0 or 1, and adequate end-organ function. Lorlatinib was administered orally to patients at doses ranging from 10 mg to 200 mg once daily or 35 mg to 100 mg twice daily, with a minimum of three patients receiving each dose. For some patients, tumour biopsy was done before lorlatinib treatment to identify ALK resistance mutations. Safety was assessed in patients who received at least one dose of lorlatinib; efficacy was assessed in the intention-to-treat population (patients who received at least one dose of study treatment and had either ALK or ROS1 rearrangement). The primary endpoint was dose-limiting toxicities during cycle 1 according to investigator assessment; secondary endpoints included safety, pharmacokinetics, and overall response. This study is ongoing and is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01970865.Between Jan 22, 2014, and July 10, 2015, 54 patients received at least one dose of lorlatinib, including 41 (77%) with ALK-positive and 12 (23%) with ROS1-positive NSCLC; one patient had unconfirmed ALK and ROS1 status. 28 (52%) patients had received two or more TKIs, and 39 (72%) patients had CNS metastases. The most common treatment-related adverse events among the 54 patients were hypercholesterolaemia (39 [72%] of 54 patients), hypertriglyceridaemia (21 [39%] of 54 patients), peripheral neuropathy (21 [39%] of 54 patients), and peripheral oedema (21 [39%] of 54 patients). One dose-limiting toxicity occurred at 200 mg (the patient did not take at least 16 of 21 prescribed total daily doses in cycle 1 because of toxicities attributable to study drug, which were grade 2 neurocognitive adverse events comprising slowed speech and mentation and word-finding difficulty). No maximum tolerated dose was identified. The recommended phase 2 dose was selected as 100 mg once daily. For ALK-positive patients, the proportion of patients who achieved an objective response was 19 (46%) of 41 patients (95% CI 31-63); for those who had received two or more TKIs, the proportion of patients with an objective response was 11 (42%) of 26 patients (23-63). In ROS1-positive patients, including seven crizotinib-pretreated patients, an objective response was achieved by six (50%) of 12 patients (95% CI 21-79).In this phase 1, dose-escalation study, lorlatinib showed both systemic and intracranial activity in patients with advanced ALK-positive or ROS1-positive NSCLC, most of whom had CNS metastases and had previously had two or more TKI treatments fail. Therefore, lorlatinib might be an effective therapeutic strategy for patients with ALK-positive NSCLC who have become resistant to currently available TKIs, including second-generation ALK TKIs, and is being investigated in a phase 3 randomised controlled trial comparing lorlatinib to crizotinib (ClinicalTrials.gov, NCT03052608).Pfizer.