Receptor tyrosine kinase genes were sequenced in non–small cell lung cancer (NSCLC) and matched normal tissue. Somatic mutations of the epidermal growth factor receptor gene EGFR were found in 15of 58 unselected tumors from Japan and 1 of 61 from the United States. Treatment with the EGFR kinase inhibitor gefitinib (Iressa) causes tumor regression in some patients with NSCLC, more frequently in Japan. EGFR mutations were found in additional lung cancer samples from U.S. patients who responded to gefitinib therapy and in a lung adenocarcinoma cell line that was hypersensitive to growth inhibition by gefitinib, but not in gefitinib-insensitive tumors or cell lines. These results suggest that EGFR mutations may predict sensitivity to gefitinib.

The epidermal growth factor receptor (EGFR) kinase inhibitors gefitinib and erlotinib are effective treatments for lung cancers with EGFR activating mutations, but these tumors invariably develop drug resistance. Here, we describe a gefitinib-sensitive lung cancer cell line that developed resistance to gefitinib as a result of focal amplification of the MET proto-oncogene. inhibition of MET signaling in these cells restored their sensitivity to gefitinib. MET amplification was detected in 4 of 18 (22%) lung cancer specimens that had developed resistance to gefitinib or erlotinib. We find that amplification of MET causes gefitinib resistance by driving ERBB3 (HER3)–dependent activation of PI3K, a pathway thought to be specific to EGFR/ERBB family receptors. Thus, we propose that MET amplification may promote drug resistance in other ERBB-driven cancers as well.

Mutations of the epidermal growth factor receptor (EGFR) gene have been identified in specimens from patients with non-small-cell lung cancer who have a response to anilinoquinazoline EGFR inhibitors. Despite the dramatic responses to such inhibitors, most patients ultimately have a relapse. The mechanism of the drug resistance is unknown. Here we report the case of a patient with EGFR-mutant, gefitinib-responsive, advanced non-small-cell lung cancer who had a relapse after two years of complete remission during treatment with gefitinib. The DNA sequence of the EGFR gene in his tumor biopsy specimen at relapse revealed the presence of a second point mutation, resulting in threonine-to-methionine amino acid change at position 790 of EGFR. Structural modeling and biochemical studies showed that this second mutation led to gefitinib resistance.

A putative tumor suppressor locus on the short arm of human chromosome 9 has been localized to a region of less than 40 kilobases by means of homozygous deletions in melanoma cell lines. This region contained a gene, Multiple Tumor Suppressor 1 ( MTS1 ), that encodes a previously identified inhibitor (p16) of cyclin-dependent kinase 4. MTS1 was homozygously deleted at high frequency in cell lines derived from tumors of lung, breast, brain, bone, skin, bladder, kidney, ovary, and lymphocyte. Melanoma cell lines that carried at least one copy of MTS1 frequently carried nonsense, missense, or frameshift mutations in the gene. These findings suggest that MTS1 mutations are involved in tumor formation in a wide range of tissues.

Determining the genetic basis of cancer requires comprehensive analyses of large collections of histopathologically well-classified primary tumours. Here we report the results of a collaborative study to discover somatic mutations in 188 human lung adenocarcinomas. DNA sequencing of 623 genes with known or potential relationships to cancer revealed more than 1,000 somatic mutations across the samples. Our analysis identified 26 genes that are mutated at significantly high frequencies and thus are probably involved in carcinogenesis. The frequently mutated genes include tyrosine kinases, among them the EGFR homologue ERBB4; multiple ephrin receptor genes, notably EPHA3; vascular endothelial growth factor receptor KDR; and NTRK genes. These data provide evidence of somatic mutations in primary lung adenocarcinoma for several tumour suppressor genes involved in other cancers--including NF1, APC, RB1 and ATM--and for sequence changes in PTPRD as well as the frequently deleted gene LRP1B. The observed mutational profiles correlate with clinical features, smoking status and DNA repair defects. These results are reinforced by data integration including single nucleotide polymorphism array and gene expression array. Our findings shed further light on several important signalling pathways involved in lung adenocarcinoma, and suggest new molecular targets for treatment.

We have generated a molecular taxonomy of lung carcinoma, the leading cause of cancer death in the United States and worldwide. Using oligonucleotide microarrays, we analyzed mRNA expression levels corresponding to 12,600 transcript sequences in 186 lung tumor samples, including 139 adenocarcinomas resected from the lung. Hierarchical and probabilistic clustering of expression data defined distinct subclasses of lung adenocarcinoma. Among these were tumors with high relative expression of neuroendocrine genes and of type II pneumocyte genes, respectively. Retrospective analysis revealed a less favorable outcome for the adenocarcinomas with neuroendocrine gene expression. The diagnostic potential of expression profiling is emphasized by its ability to discriminate primary lung adenocarcinomas from metastases of extra-pulmonary origin. These results suggest that integration of expression profile data with clinical parameters could aid in diagnosis of lung cancer patients.

Lung adenocarcinoma, the most common subtype of non-small cell lung cancer, is responsible for more than 500,000 deaths per year worldwide. Here, we report exome and genome sequences of 183 lung adenocarcinoma tumor/normal DNA pairs. These analyses revealed a mean exonic somatic mutation rate of 12.0 events/megabase and identified the majority of genes previously reported as significantly mutated in lung adenocarcinoma. In addition, we identified statistically recurrent somatic mutations in the splicing factor gene U2AF1 and truncating mutations affecting RBM10 and ARID1A. Analysis of nucleotide context-specific mutation signatures grouped the sample set into distinct clusters that correlated with smoking history and alterations of reported lung adenocarcinoma genes. Whole-genome sequence analysis revealed frequent structural rearrangements, including in-frame exonic alterations within EGFR and SIK2 kinases. The candidate genes identified in this study are attractive targets for biological characterization and therapeutic targeting of lung adenocarcinoma.

Importance

 Targeting oncogenic drivers (genomic alterations critical to cancer development and maintenance) has transformed the care of patients with lung adenocarcinomas. The Lung Cancer Mutation Consortium was formed to perform multiplexed assays testing adenocarcinomas of the lung for drivers in 10 genes to enable clinicians to select targeted treatments and enroll patients into clinical trials. 

Objectives

 To determine the frequency of oncogenic drivers in patients with lung adenocarcinomas and to use the data to select treatments targeting the identified driver(s) and measure survival. 

Design, Setting, and Participants

 From 2009 through 2012, 14 sites in the United States enrolled patients with metastatic lung adenocarcinomas and a performance status of 0 through 2 and tested their tumors for 10 drivers. Information was collected on patients, therapies, and survival. 

Interventions

 Tumors were tested for 10 oncogenic drivers, and results were used to select matched targeted therapies. 

Main Outcomes and Measures

 Determination of the frequency of oncogenic drivers, the proportion of patients treated with genotype-directed therapy, and survival. 

Results

 From 2009 through 2012, tumors from 1007 patients were tested for at least 1 gene and 733 for 10 genes (patients with full genotyping). An oncogenic driver was found in 466 of 733 patients (64%). Among these 733 tumors, 182 tumors (25%) had theKRASdriver; sensitizingEGFR, 122 (17%);ALKrearrangements, 57 (8%); otherEGFR, 29 (4%); 2 or more genes, 24 (3%);ERBB2(formerlyHER2), 19 (3%);BRAF, 16 (2%);PIK3CA, 6 (<1%);METamplification, 5 (<1%);NRAS, 5 (<1%);MEK1, 1 (<1%);AKT1, 0. Results were used to select a targeted therapy or trial in 275 of 1007 patients (28%). The median survival was 3.5 years (interquartile range [IQR], 1.96-7.70) for the 260 patients with an oncogenic driver and genotype-directed therapy compared with 2.4 years (IQR, 0.88-6.20) for the 318 patients with any oncogenic driver(s) who did not receive genotype-directed therapy (propensity score–adjusted hazard ratio, 0.69 [95% CI, 0.53-0.9],P = .006). 

Conclusions and Relevance

 Actionable drivers were detected in 64% of lung adenocarcinomas. Multiplexed testing aided physicians in selecting therapies. Although individuals with drivers receiving a matched targeted agent lived longer, randomized trials are required to determine if targeting therapy based on oncogenic drivers improves survival. 

Trial Registration

 clinicaltrials.gov Identifier:NCT01014286.

Purpose Erlotinib is a potent reversible HER1/epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitor with single-agent activity in patients with non–small-cell lung cancer (NSCLC). Erlotinib was combined with chemotherapy to determine if it could improve the outcome of patients with NSCLC. Patients and Methods TRIBUTE randomly assigned patients with good performance status and previously untreated advanced (stage IIIB/IV) NSCLC to erlotinib 150 mg/d or placebo combined with up to six cycles of carboplatin and paclitaxel, followed by maintenance monotherapy with erlotinib. Random assignment was stratified by stage, weight loss in the previous 6 months, measurable disease, and treatment center. The primary end point was overall survival (OS). Secondary end points included time to progression (TTP), objective response (OR), and duration of response. Results There were 1,059 assessable patients (526 erlotinib; 533 placebo). Median survival for patients treated with erlotinib was 10.6 v 10.5 months for placebo (hazard ratio, 0.99; 95% CI, 0.86 to 1.16; P = .95). There was no difference in OR or median TTP. Patients who reported never smoking (72 erlotinib; 44 placebo) experienced improved OS in the erlotinib arm (22.5 v 10.1 months for placebo), though no other prespecified factors showed an advantage in OS with erlotinib. Erlotinib and placebo arms were equivalent in adverse events (except rash and diarrhea). Conclusion Erlotinib with concurrent carboplatin and paclitaxel did not confer a survival advantage over carboplatin and paclitaxel alone in patients with previously untreated advanced NSCLC. Never smokers treated with erlotinib and chemotherapy seemed to experience an improvement in survival and will undergo further investigation in future randomized trials.

Purpose Epidermal growth factor receptor (EGFR) mutations have been associated with tumor response to treatment with single-agent EGFR inhibitors in patients with relapsed non–small-cell lung cancer (NSCLC). The implications of EGFR mutations in patients treated with EGFR inhibitors plus first-line chemotherapy are unknown. KRAS is frequently activated in NSCLC. The relationship of KRAS mutations to outcome after EGFR inhibitor treatment has not been described. Patients and Methods Previously untreated patients with advanced NSCLC in the phase III TRIBUTE study who were randomly assigned to carboplatin and paclitaxel with erlotinib or placebo were assessed for survival, response, and time to progression (TTP). EGFR exons 18 through 21 and KRAS exon 2 were sequenced in tumors from 274 patients. Outcomes were correlated with EGFR and KRAS mutations in retrospective subset analyses. Results EGFR mutations were detected in 13% of tumors and were associated with longer survival, irrespective of treatment (P < .001). Among erlotinib-treated patients, EGFR mutations were associated with improved response rate (P < .05) and there was a trend toward an erlotinib benefit on TTP (P = .092), but not improved survival (P = .96). KRAS mutations (21% of tumors) were associated with significantly decreased TTP and survival in erlotinib plus chemotherapy–treated patients. Conclusion EGFR mutations may be a positive prognostic factor for survival in advanced NSCLC patients treated with chemotherapy with or without erlotinib, and may predict greater likelihood of response. Patients with KRAS-mutant NSCLC showed poorer clinical outcomes when treated with erlotinib and chemotherapy. Further studies are needed to confirm the findings of this retrospective subset analysis.