Blockade of programmed death 1 (PD-1), an inhibitory receptor expressed by T cells, can overcome immune resistance. We assessed the antitumor activity and safety of BMS-936558, an antibody that specifically blocks PD-1.

Somatic mutations have the potential to encode "non-self" immunogenic antigens. We hypothesized that tumors with a large number of somatic mutations due to mismatch-repair defects may be susceptible to immune checkpoint blockade.We conducted a phase 2 study to evaluate the clinical activity of pembrolizumab, an anti-programmed death 1 immune checkpoint inhibitor, in 41 patients with progressive metastatic carcinoma with or without mismatch-repair deficiency. Pembrolizumab was administered intravenously at a dose of 10 mg per kilogram of body weight every 14 days in patients with mismatch repair-deficient colorectal cancers, patients with mismatch repair-proficient colorectal cancers, and patients with mismatch repair-deficient cancers that were not colorectal. The coprimary end points were the immune-related objective response rate and the 20-week immune-related progression-free survival rate.The immune-related objective response rate and immune-related progression-free survival rate were 40% (4 of 10 patients) and 78% (7 of 9 patients), respectively, for mismatch repair-deficient colorectal cancers and 0% (0 of 18 patients) and 11% (2 of 18 patients) for mismatch repair-proficient colorectal cancers. The median progression-free survival and overall survival were not reached in the cohort with mismatch repair-deficient colorectal cancer but were 2.2 and 5.0 months, respectively, in the cohort with mismatch repair-proficient colorectal cancer (hazard ratio for disease progression or death, 0.10 [P<0.001], and hazard ratio for death, 0.22 [P=0.05]). Patients with mismatch repair-deficient noncolorectal cancer had responses similar to those of patients with mismatch repair-deficient colorectal cancer (immune-related objective response rate, 71% [5 of 7 patients]; immune-related progression-free survival rate, 67% [4 of 6 patients]). Whole-exome sequencing revealed a mean of 1782 somatic mutations per tumor in mismatch repair-deficient tumors, as compared with 73 in mismatch repair-proficient tumors (P=0.007), and high somatic mutation loads were associated with prolonged progression-free survival (P=0.02).This study showed that mismatch-repair status predicted clinical benefit of immune checkpoint blockade with pembrolizumab. (Funded by Johns Hopkins University and others; ClinicalTrials.gov number, NCT01876511.).

The genomes of cancers deficient in mismatch repair contain exceptionally high numbers of somatic mutations. In a proof-of-concept study, we previously showed that colorectal cancers with mismatch repair deficiency were sensitive to immune checkpoint blockade with antibodies to programmed death receptor-1 (PD-1). We have now expanded this study to evaluate the efficacy of PD-1 blockade in patients with advanced mismatch repair-deficient cancers across 12 different tumor types. Objective radiographic responses were observed in 53% of patients, and complete responses were achieved in 21% of patients. Responses were durable, with median progression-free survival and overall survival still not reached. Functional analysis in a responding patient demonstrated rapid in vivo expansion of neoantigen-specific T cell clones that were reactive to mutant neopeptides found in the tumor. These data support the hypothesis that the large proportion of mutant neoantigens in mismatch repair-deficient cancers make them sensitive to immune checkpoint blockade, regardless of the cancers' tissue of origin.

Purpose Programmed death-1 (PD-1), an inhibitory receptor expressed on activated T cells, may suppress antitumor immunity. This phase I study sought to determine the safety and tolerability of anti–PD-1 blockade in patients with treatment-refractory solid tumors and to preliminarily assess antitumor activity, pharmacodynamics, and immunologic correlates. Patients and Methods Thirty-nine patients with advanced metastatic melanoma, colorectal cancer (CRC), castrate-resistant prostate cancer, non–small-cell lung cancer (NSCLC), or renal cell carcinoma (RCC) received a single intravenous infusion of anti–PD-1 (MDX-1106) in dose-escalating six-patient cohorts at 0.3, 1, 3, or 10 mg/kg, followed by a 15-patient expansion cohort at 10 mg/kg. Patients with evidence of clinical benefit at 3 months were eligible for repeated therapy. Results Anti–PD-1 was well tolerated: one serious adverse event, inflammatory colitis, was observed in a patient with melanoma who received five doses at 1 mg/kg. One durable complete response (CRC) and two partial responses (PRs; melanoma, RCC) were seen. Two additional patients (melanoma, NSCLC) had significant lesional tumor regressions not meeting PR criteria. The serum half-life of anti–PD-1 was 12 to 20 days. However, pharmacodynamics indicated a sustained mean occupancy of > 70% of PD-1 molecules on circulating T cells ≥ 2 months following infusion, regardless of dose. In nine patients examined, tumor cell surface B7-H1 expression appeared to correlate with the likelihood of response to treatment. Conclusion Blocking the PD-1 immune checkpoint with intermittent antibody dosing is well tolerated and associated with evidence of antitumor activity. Exploration of alternative dosing regimens and combinatorial therapies with vaccines, targeted therapies, and/or other checkpoint inhibitors is warranted.

Immunomodulatory drugs differ in mechanism-of-action from directly cytotoxic cancer therapies. Identifying factors predicting clinical response could guide patient selection and therapeutic optimization.Patients (N = 41) with melanoma, non-small cell lung carcinoma (NSCLC), renal cell carcinoma (RCC), colorectal carcinoma, or castration-resistant prostate cancer were treated on an early-phase trial of anti-PD-1 (nivolumab) at one institution and had evaluable pretreatment tumor specimens. Immunoarchitectural features, including PD-1, PD-L1, and PD-L2 expression, patterns of immune cell infiltration, and lymphocyte subpopulations, were assessed for interrelationships and potential correlations with clinical outcomes.Membranous (cell surface) PD-L1 expression by tumor cells and immune infiltrates varied significantly by tumor type and was most abundant in melanoma, NSCLC, and RCC. In the overall cohort, PD-L1 expression was geographically associated with infiltrating immune cells (P < 0.001), although lymphocyte-rich regions were not always associated with PD-L1 expression. Expression of PD-L1 by tumor cells and immune infiltrates was significantly associated with expression of PD-1 on lymphocytes. PD-L2, the second ligand for PD-1, was associated with PD-L1 expression. Tumor cell PD-L1 expression correlated with objective response to anti-PD-1 therapy, when analyzing either the specimen obtained closest to therapy or the highest scoring sample among multiple biopsies from individual patients. These correlations were stronger than borderline associations of PD-1 expression or the presence of intratumoral immune cell infiltrates with response.Tumor PD-L1 expression reflects an immune-active microenvironment and, while associated other immunosuppressive molecules, including PD-1 and PD-L2, is the single factor most closely correlated with response to anti-PD-1 blockade. Clin Cancer Res; 20(19); 5064-74. ©2014 AACR.

Although many human cancers such as melanoma express tumor antigens recognized by T cells, host immune responses often fail to control tumor growth for as yet unexplained reasons. Here, we found a strong association between melanocyte expression of B7-H1 (PD-L1), an immune-inhibitory molecule, and the presence of tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) in human melanocytic lesions: 98% of B7-H1(+) tumors were associated with TILs compared with only 28% of B7-H1(-) tumors. Indeed, B7-H1(+) melanocytes were almost always localized immediately adjacent to TILs. B7-H1/TIL colocalization was identified not only in melanomas but also in inflamed benign nevi, indicating that B7-H1 expression may represent a host response to tissue inflammation. Interferon-γ, a primary inducer of B7-H1 expression, was detected at the interface of B7-H1(+) tumors and TILs, whereas none was found in B7-H1(-) tumors. Therefore, TILs may actually trigger their own inhibition by secreting cytokines that drive tumor B7-H1 expression. Consistent with this hypothesis, overall survival of patients with B7-H1(+) metastatic melanoma was significantly prolonged compared with that of patients with B7-H1(-) metastatic melanoma. Therefore, induction of the B7-H1/PD-1 pathway may represent an adaptive immune resistance mechanism exerted by tumor cells in response to endogenous antitumor activity and may explain how melanomas escape immune destruction despite endogenous antitumor immune responses. These observations suggest that therapies that block this pathway may benefit patients with B7-H1(+) tumors.

Summ a r yImmune checkpoint inhibitors have improved clinical outcomes associated with numerous cancers, but high-grade, immune-related adverse events can occur, particularly with combination immunotherapy.We report the cases of two patients with melanoma in whom fatal myocarditis developed after treatment with ipilimumab and nivolumab.In both patients, there was development of myositis with rhabdomyolysis, early progressive and refractory cardiac electrical instability, and myocarditis with a robust presence of T-cell and macrophage infiltrates.Selective clonal T-cell populations infiltrating the myocardium were identical to those present in tumors and skeletal muscle.Pharmacovigilance studies show that myocarditis occurred in 0.27% of patients treated with a combination of ipilimumab and nivolumab, which suggests that our patients were having a rare, potentially fatal, T-cell-driven drug reaction.(Funded by Vanderbilt-Ingram Cancer Center Ambassadors and others.)I mmune checkpoint inhibitors have transformed the treatment of several cancers by releasing restrained antitumor immune responses. 13][4][5] Other adverse events associated with these agents include dermatitis, endocrinopathies, colitis, hepatitis, and pneumonitis, which are all thought to arise from aberrant activation of autoreactive T cells. 6,7These toxic effects are more frequent and severe when ipilimumab and nivolumab are used in combination. 4Here, we report two cases of lethal myocarditis accompanied by myositis in patients treated with a combination of nivolumab and ipilimumab.

The Drosophila TEAD ortholog Scalloped is required for Yki-mediated overgrowth but is largely dispensable for normal tissue growth, suggesting that its mammalian counterpart may be exploited for selective inhibition of oncogenic growth driven by YAP hyperactivation. Here we test this hypothesis genetically and pharmacologically. We show that a dominant-negative TEAD molecule does not perturb normal liver growth but potently suppresses hepatomegaly/tumorigenesis resulting from YAP overexpression or Neurofibromin 2 (NF2)/Merlin inactivation. We further identify verteporfin as a small molecule that inhibits TEAD–YAP association and YAP-induced liver overgrowth. These findings provide proof of principle that inhibiting TEAD–YAP interactions is a pharmacologically viable strategy against the YAP oncoprotein.

Abstract We examined the immune microenvironment of primary colorectal cancer using immunohistochemistry, laser capture microdissection/qRT-PCR, flow cytometry, and functional analysis of tumor-infiltrating lymphocytes. A subset of colorectal cancer displayed high infiltration with activated CD8+ cytotoxic T lymphocyte (CTL) as well as activated Th1 cells characterized by IFNγ production and the Th1 transcription factor TBET. Parallel analysis of tumor genotypes revealed that virtually all of the tumors with this active Th1/CTL microenvironment had defects in mismatch repair, as evidenced by microsatellite instability (MSI). Counterbalancing this active Th1/CTL microenvironment, MSI tumors selectively demonstrated highly upregulated expression of multiple immune checkpoints, including five—PD-1, PD-L1, CTLA-4, LAG-3, and IDO—currently being targeted clinically with inhibitors. These findings link tumor genotype with the immune microenvironment, and explain why MSI tumors are not naturally eliminated despite a hostile Th1/CTL microenvironment. They further suggest that blockade of specific checkpoints may be selectively efficacious in the MSI subset of colorectal cancer. Significance: The findings reported in this article are the first to demonstrate a link between a genetically defined subtype of cancer and its corresponding expression of immune checkpoints in the tumor microenvironment. The mismatch repair–defective subset of colorectal cancer selectively upregulates at least five checkpoint molecules that are targets of inhibitors currently being clinically tested. Cancer Discov; 5(1); 43–51. ©2014 AACR. See related commentary by Xiao and Freeman, p. 16 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1