Abstract Acquired drug resistance to even the most effective anti-cancer targeted therapies remains an unsolved clinical problem. Although many drivers of acquired drug resistance have been identified 1‒6 , the underlying molecular mechanisms shaping tumor evolution during treatment are incompletely understood. The extent to which therapy actively drives tumor evolution by promoting mutagenic processes 7 or simply provides the selective pressure necessary for the outgrowth of drug-resistant clones 8 remains an open question. Here, we report that lung cancer targeted therapies commonly used in the clinic induce the expression of cytidine deaminase APOBEC3A (A3A), leading to sustained mutagenesis in drug-tolerant cancer cells persisting during therapy. Induction of A3A facilitated the formation of double-strand DNA breaks (DSBs) in cycling drug-treated cells, and fully resistant clones that evolved from drug-tolerant intermediates exhibited an elevated burden of chromosomal aberrations such as copy number alterations and structural variations. Preventing therapy-induced A3A mutagenesis either by gene deletion or RNAi-mediated suppression delayed the emergence of drug resistance. Finally, we observed accumulation of A3A mutations in lung cancer patients who developed drug resistance after treatment with sequential targeted therapies. These data suggest that induction of A3A mutagenesis in response to targeted therapy treatment may facilitate the development of acquired resistance in non-small-cell lung cancer. Thus, suppressing expression or enzymatic activity of A3A may represent a potential therapeutic strategy to prevent or delay acquired resistance to lung cancer targeted therapy.

PURPOSE Lorlatinib improved progression-free survival (PFS) and intracranial activity versus crizotinib in patients with previously untreated, advanced, ALK-positive non–small cell lung cancer (NSCLC) in the phase III CROWN study. Here, we report long-term outcomes from CROWN after 5 years of follow-up. METHODS Two hundred ninety-six patients with ALK-positive NSCLC were randomly assigned 1:1 to receive lorlatinib 100 mg once daily (n = 149) or crizotinib 250 mg twice daily (n = 147). This post hoc analysis presents updated investigator-assessed efficacy outcomes, safety, and biomarker analyses. RESULTS With a median follow-up for PFS of 60.2 and 55.1 months, respectively, median PFS was not reached (NR [95% CI, 64.3 to NR]) with lorlatinib and 9.1 months (95% CI, 7.4 to 10.9) with crizotinib (hazard ratio [HR], 0.19 [95% CI, 0.13 to 0.27]); 5-year PFS was 60% (95% CI, 51 to 68) and 8% (95% CI, 3 to 14), respectively. Median time to intracranial progression was NR (95% CI, NR to NR) with lorlatinib and 16.4 months (95% CI, 12.7 to 21.9) with crizotinib (HR, 0.06 [95% CI, 0.03 to 0.12]). Safety profile was consistent with that in prior analyses. Emerging new ALK resistance mutations were not detected in circulating tumor DNA collected at the end of lorlatinib treatment. CONCLUSION After 5 years of follow-up, median PFS has yet to be reached in the lorlatinib group, corresponding to the longest PFS ever reported with any single-agent molecular targeted treatment in advanced NSCLC and across all metastatic solid tumors. These results coupled with prolonged intracranial efficacy and absence of new safety signals represent an unprecedented outcome for patients with advanced ALK-positive NSCLC and set a new benchmark for targeted therapies in cancer.

LBA8503 Background: Lorlatinib, a brain-penetrant, 3rd-generation ALK tyrosine kinase inhibitor, demonstrated improved progression-free survival (PFS) and intracranial (IC) activity vs crizotinib in the phase 3 CROWN study in treatment-naïve patients (pts) with advanced ALK+ non-small cell lung cancer (NSCLC). We report long-term efficacy and safety outcomes from the CROWN study after 5 years of follow-up. Methods: 296 treatment-naïve pts with advanced ALK+ NSCLC were randomized 1:1 to receive lorlatinib 100 mg once daily (n = 149) or crizotinib 250 mg twice daily (n = 147). In this post hoc analysis, we present investigator-assessed efficacy outcomes, safety, and biomarker analyses. Formal statistical testing was not performed. Results: As of October 31, 2023, 74 of 149 pts (50%) vs 7 of 142 pts (5%) were still receiving lorlatinib vs crizotinib. With a median duration of follow-up for PFS (95% CI) of 60.2 months (57.4-61.6) in the lorlatinib and 55.1 months (36.8-62.5) in the crizotinib arm, median PFS (95% CI) was not reached (NR; 64.3-NR) with lorlatinib and 9.1 months (7.4-10.9) with crizotinib (HR, 0.19; 95% CI, 0.13-0.27). 5-year PFS (95% CI) was 60% (51-68) with lorlatinib and 8% (3-14) with crizotinib. Median time to IC progression (95% CI) was NR (NR-NR) with lorlatinib and 16.4 months (12.7-21.9) with crizotinib (HR, 0.06; 95% CI, 0.03-0.12). In pts without baseline brain metastases in the lorlatinib arm, only 4 of 114 developed brain progression, occurring within the first 16 months of treatment. Efficacy outcomes by baseline brain metastases are shown in the Table. Grade 3/4 adverse events (AEs) occurred in 77% of pts with lorlatinib and in 57% of pts with crizotinib. Treatment-related AEs led to treatment discontinuation in 5% and 6% of pts in the lorlatinib and crizotinib arms, respectively. Safety profile was consistent with that observed in prior analyses. Emerging new ALK mutations were not detected in circulating tumor DNA collected at the end of lorlatinib treatment (n = 31). Conclusions: After 5 years of follow up, the median PFS in the lorlatinib arm has yet to be reached, corresponding to the longest PFS ever reported in advanced NSCLC. Coupled with prolonged IC efficacy and absence of new safety signals, these results indicate an unprecedented improvement in outcomes for pts with advanced ALK+ NSCLC. Clinical trial information: NCT03052608 . [Table: see text]

Driver mutations alter cells from normal to cancer through several evolutionary epochs: premalignancy, early malignancy, subclonal diversification, metastasis and resistance to therapy. Later stages of disease can be explored through analyzing multiple samples collected longitudinally, on or between successive treatments, and finally at time of autopsy. It is also possible to study earlier stages of cancer development through probabilistic reconstruction of developmental trajectories based on mutational information preserved in the genome. Here we present a suite of tools, called Phylogic N-Dimensional with Timing (PhylogicNDT), that statistically model phylogenetic and evolutionary trajectories based on mutation and copy-number data representing samples taken at single or multiple time points. PhylogicNDT can be used to infer: (i) the order of clonal driver events (including in pre-cancerous stages); (ii) subclonal populations of cells and their phylogenetic relationships; and (iii) cell population dynamics. We demonstrate the use of PhylogicNDT by applying it to whole-exome and whole-genome data of 498 lung adenocarcinoma samples (434 previously available and 64 of newly generated data). We identify significantly different progression trajectories across subtypes of lung adenocarcinoma (EGFR mutant, KRAS mutant, fusion-driven and EGFR/KRAS wild type cancers). In addition, we study the progression of fusion-driven lung cancer in 21 patients by analyzing samples from multiple timepoints during treatment with 1st and next generation tyrosine kinase inhibitors. We characterize their subclonal diversification, dynamics, selection, and changes in mutational signatures and neoantigen load. This methodology will enable a systematic study of tumour initiation, progression and resistance across cancer types and therapies.

SUMMARY Anti-PD-1/PD-L1 agents have transformed the treatment landscape of advanced non-small cell lung cancer (NSCLC). While our understanding of the biology underlying immune checkpoint blockade in NSCLC is still incomplete, studies to date have established predictive roles for PD-L1 tumor expression and tumor mutational burden (TMB). To expand our understanding of the molecular features underlying response to checkpoint inhibitors in NSCLC, we describe here the first joint analysis of the Stand Up 2 Cancer - Mark Foundation (SU2C-MARK) Cohort, a resource of whole exome and/or RNA sequencing from 393 patients with NSCLC treated with anti-PD-(L)1 therapy, along with matched clinical response annotation. We identify a number of associations between molecular features and outcome, including: 1) favorable (e.g., ATM altered), and unfavorable (e.g., TERT amplified) genomic subgroups, 2) distinct immune infiltration signatures associated with wound healing (unfavorable) and immune activation (favorable), and 3) a novel de-differentiated tumor-intrinsic subtype characterized by expression of endodermal lineage genes, immune activation, and enhanced response rate. Taken together, results from this cohort extend our understanding of NSCLC-specific predictors, providing a rich set of molecular and immunologic hypotheses with which to further our understanding of the biology of checkpoint blockade in NSCLC.