Neoadjuvant chemotherapy and radiation followed by surgical resection of the rectum is a standard treatment for locally advanced rectal cancer. A subset of rectal cancer is caused by a deficiency in mismatch repair. Because mismatch repair–deficient colorectal cancer is responsive to programmed death 1 (PD-1) blockade in the context of metastatic disease, it was hypothesized that checkpoint blockade could be effective in patients with mismatch repair–deficient, locally advanced rectal cancer.

Reversal of promoter DNA hypermethylation and associated gene silencing is an attractive cancer therapy approach. The DNA methylation inhibitors decitabine and azacitidine are efficacious for hematological neoplasms at lower, less toxic, doses. Experimentally, high doses induce rapid DNA damage and cytotoxicity, which do not explain the prolonged time to response observed in patients. We show that transient exposure of cultured and primary leukemic and epithelial tumor cells to clinically relevant nanomolar doses, without causing immediate cytotoxicity, produce an antitumor “memory” response, including inhibition of subpopulations of cancer stem-like cells. These effects are accompanied by sustained decreases in genomewide promoter DNA methylation, gene reexpression, and antitumor changes in key cellular regulatory pathways. Low-dose decitabine and azacitidine may have broad applicability for cancer management.

PURPOSE Prospective data on the efficacy of a watch-and-wait strategy to achieve organ preservation in patients with locally advanced rectal cancer treated with total neoadjuvant therapy are limited. METHODS In this prospective, randomized phase II trial, we assessed the outcomes of 324 patients with stage II or III rectal adenocarcinoma treated with induction chemotherapy followed by chemoradiotherapy (INCT-CRT) or chemoradiotherapy followed by consolidation chemotherapy (CRT-CNCT) and either total mesorectal excision (TME) or watch-and-wait on the basis of tumor response. Patients in both groups received 4 months of infusional fluorouracil-leucovorin-oxaliplatin or capecitabine-oxaliplatin and 5,000 to 5,600 cGy of radiation combined with either continuous infusion fluorouracil or capecitabine during radiotherapy. The trial was designed as two stand-alone studies with disease-free survival (DFS) as the primary end point for both groups, with a comparison to a null hypothesis on the basis of historical data. The secondary end point was TME-free survival. RESULTS Median follow-up was 3 years. Three-year DFS was 76% (95% CI, 69 to 84) for the INCT-CRT group and 76% (95% CI, 69 to 83) for the CRT-CNCT group, in line with the 3-year DFS rate (75%) observed historically. Three-year TME-free survival was 41% (95% CI, 33 to 50) in the INCT-CRT group and 53% (95% CI, 45 to 62) in the CRT-CNCT group. No differences were found between groups in local recurrence-free survival, distant metastasis-free survival, or overall survival. Patients who underwent TME after restaging and patients who underwent TME after regrowth had similar DFS rates. CONCLUSION Organ preservation is achievable in half of the patients with rectal cancer treated with total neoadjuvant therapy, without an apparent detriment in survival, compared with historical controls treated with chemoradiotherapy, TME, and postoperative chemotherapy.

Rectal cancer (RC) is a challenging disease to treat that requires chemotherapy, radiation and surgery to optimize outcomes for individual patients. No accurate model of RC exists to answer fundamental research questions relevant to patients. We established a biorepository of 65 patient-derived RC organoid cultures (tumoroids) from patients with primary, metastatic or recurrent disease. RC tumoroids retained molecular features of the tumors from which they were derived, and their ex vivo responses to clinically relevant chemotherapy and radiation treatment correlated with the clinical responses noted in individual patients’ tumors. Upon engraftment into murine rectal mucosa, human RC tumoroids gave rise to invasive RC followed by metastasis to lung and liver. Importantly, engrafted tumors displayed the heterogenous sensitivity to chemotherapy observed clinically. Thus, the biology and drug sensitivity of RC clinical isolates can be efficiently interrogated using an organoid-based, ex vivo platform coupled with in vivo endoluminal propagation in animals. Rectal cancer organoids retain the pathological features of matched patient tumors and recapitulate clinical responses to chemoradiation.

Outcome for patients with nonmetastatic, microsatellite instability (MSI) colon cancer is favorable: however, high-risk cohorts exist. This study was aimed at developing and validating a nomogram model to predict freedom from recurrence (FFR) for patients with resected MSI colon cancer.

Metastasis is the principal cause of cancer death, yet we lack an understanding of metastatic cell states, their relationship to primary tumor states, and the mechanisms by which they transition. In a cohort of biospecimen trios from same-patient normal colon, primary and metastatic colorectal cancer, we show that while primary tumors largely adopt LGR5 + intestinal stem-like states, metastases display progressive plasticity. Loss of intestinal cell states is accompanied by reprogramming into a highly conserved fetal progenitor state, followed by non-canonical differentiation into divergent squamous and neuroendocrine-like states, which is exacerbated by chemotherapy and associated with poor patient survival. Using matched patient-derived organoids, we demonstrate that metastatic cancer cells exhibit greater cell-autonomous multilineage differentiation potential in response to microenvironment cues than their intestinal lineage-restricted primary tumor counterparts. We identify PROX1 as a stabilizer of intestinal lineage in the fetal progenitor state, whose downregulation licenses non-canonical reprogramming.