The watch-and-wait (WW) strategy aims to spare patients with rectal cancer unnecessary resection.To analyze the outcomes of WW among patients with rectal cancer who had a clinical complete response to neoadjuvant therapy.This retrospective case series analysis conducted at a comprehensive cancer center in New York included patients who received a diagnosis of rectal adenocarcinoma between January 1, 2006, and January 31, 2015. The median follow-up was 43 months. Data analyses were conducted from June 1, 2016, to October 1, 2018.Patients had a clinical complete response after completing neoadjuvant therapy and agreed to a WW strategy of active surveillance and possible salvage surgery (n = 113), or patients underwent total mesorectal excision and were found to have a pathologic complete response (pCR) at resection (n = 136).Kaplan-Meier estimates were used for analyses of local regrowth and 5-year rates of overall survival, disease-free survival, and disease-specific survival.Compared with the 136 patients in the pCR group, the 113 patients in the WW group were older (median [range], 67.2 [32.1-90.9] vs 57.3 [25.0-87.9] years, P < .001) with cancers closer to the anal verge (median [range] height from anal verge, 5.5 [0.0-15.0] vs 7.0 [0.0-13.0] cm). All 22 local regrowths in the WW group were detected on routine surveillance and treated by salvage surgery (20 total mesorectal excisions plus 2 transanal excisions). Pelvic control after salvage surgery was maintained in 20 of 22 patients (91%). No pelvic recurrences occurred in the pCR group. Rectal preservation was achieved in 93 of 113 patients (82%) in the WW group (91 patients with no local regrowths plus 2 patients with local regrowths salvaged with transanal excision). At 5 years, overall survival was 73% (95% CI, 60%-89%) in the WW group and 94% (95% CI, 90%-99%) in the pCR group; disease-free survival was 75% (95% CI, 62%-90%) in the WW group and 92% (95% CI, 87%-98%) in the pCR group; and disease-specific survival was 90% (95% CI, 81%-99%) in the WW group and 98% (95% CI, 95%-100%) in the pCR group. A higher rate of distant metastasis was observed among patients in the WW group who had local regrowth vs those who did not have local regrowth (36% vs 1%, P < .001).A WW strategy for select rectal cancer patients who had a clinical complete response after neoadjuvant therapy resulted in excellent rectal preservation and pelvic tumor control; however, in the WW group, worse survival was noted along with a higher incidence of distant progression in patients with local regrowth vs those without local regrowth.

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.

Metastatic progression is the main cause of death in cancer patients, whereas the underlying genomic mechanisms driving metastasis remain largely unknown. Here, we assembled MSK-MET, a pan-cancer cohort of over 25,000 patients with metastatic diseases. By analyzing genomic and clinical data from this cohort, we identified associations between genomic alterations and patterns of metastatic dissemination across 50 tumor types. We found that chromosomal instability is strongly correlated with metastatic burden in some tumor types, including prostate adenocarcinoma, lung adenocarcinoma, and HR+/HER2+ breast ductal carcinoma, but not in others, including colorectal cancer and high-grade serous ovarian cancer, where copy-number alteration patterns may be established early in tumor development. We also identified somatic alterations associated with metastatic burden and specific target organs. Our data offer a valuable resource for the investigation of the biological basis for metastatic spread and highlight the complex role of chromosomal instability in cancer progression.

ABSTRACT Patients treated with cytotoxic therapies, including autologous stem cell transplantation, are at risk for developing therapy-related myeloid neoplasms 1, 2 . Pre-leukemic clones (i.e., clonal hematopoiesis) are detectable years before the development of these aggressive malignancies 3-5 , though the genomic events leading to transformation and expansion are not well-defined. Here, leveraging distinctive chemotherapy-associated mutational signatures 6-12 from whole-genome sequencing data and targeted sequencing of pre-chemotherapy samples, we reconstruct the evolutionary life-history of 39 therapy-related myeloid malignancies. A dichotomy is revealed, in which neoplasms with evidence of chemotherapy-induced mutagenesis from platinum and melphalan are relatively hypermutated and enriched for complex structural variants (i.e., chromothripsis), while neoplasms with alternative exposures bear a similar profile to de novo acute myeloid leukemia. Using chemotherapy-associated mutational signatures as a temporal barcode in each patient’s life, we estimate that several complex events and genomic drivers are acquired after chemotherapy exposure. In the case of treatment with high-dose melphalan and autologous stem cell transplantation, we demonstrate that the procedure allows clonal hematopoiesis to escape chemotherapy exposure entirely, and to be reinfused to expand to malignancy. This information reveals a novel mode of malignant progression for therapy-related malignancies that is not reliant on direct mutagenesis or even exposure to chemotherapy, itself, and prompts further investigation into leukemia-permissive effects of cytotoxic drugs.

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 individual patients. We established a biorepository of 32 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 correlate well with responses noted in individual patients' tumors. Upon engraftment into murine rectal mucosa, human RC tumoroids gave rise to invasive rectal cancer followed by metastasis to lung and liver. Importantly, engrafted tumors closely reflected 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, in vitro platform coupled with endoluminal propagation in animals.

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.