PURPOSE Our previously published findings reported that local consolidative therapy (LCT) with radiotherapy or surgery improved progression-free survival (PFS) and delayed new disease in patients with oligometastatic non–small-cell lung cancer (NSCLC) that did not progress after front-line systemic therapy. Herein, we present the longer-term overall survival (OS) results accompanied by additional secondary end points. PATIENTS AND METHODS This multicenter, randomized, phase II trial enrolled patients with stage IV NSCLC, three or fewer metastases, and no progression at 3 or more months after front-line systemic therapy. Patients were randomly assigned (1:1) to maintenance therapy or observation (MT/O) or to LCT to all active disease sites. The primary end point was PFS; secondary end points were OS, toxicity, and the appearance of new lesions. All analyses were two sided, and P values less than .10 were deemed significant. RESULTS The Data Safety and Monitoring Board recommended early trial closure after 49 patients were randomly assigned because of a significant PFS benefit in the LCT arm. With an updated median follow-up time of 38.8 months (range, 28.3 to 61.4 months), the PFS benefit was durable (median, 14.2 months [95% CI, 7.4 to 23.1 months] with LCT v 4.4 months [95% CI, 2.2 to 8.3 months] with MT/O; P = .022). We also found an OS benefit in the LCT arm (median, 41.2 months [95% CI, 18.9 months to not reached] with LCT v 17.0 months [95% CI, 10.1 to 39.8 months] with MT/O; P = .017). No additional grade 3 or greater toxicities were observed. Survival after progression was longer in the LCT group (37.6 months with LCT v 9.4 months with MT/O; P = .034). Of the 20 patients who experienced progression in the MT/O arm, nine received LCT to all lesions after progression, and the median OS was 17 months (95% CI, 7.8 months to not reached). CONCLUSION In patients with oligometastatic NSCLC that did not progress after front-line systemic therapy, LCT prolonged PFS and OS relative to MT/O.

Background Evidence from retrospective studies suggests that disease progression after first-line chemotherapy for metastatic non-small-cell lung cancer (NSCLC) occurs most often at sites of disease known to exist at baseline. However, the potential effect of aggressive local consolidative therapy for patients with oligometastatic NSCLC is unknown. We aimed to assess the effect of local consolidative therapy on progression-free survival. Methods In this multicentre, randomised, controlled, phase 2 study, eligible patients from three hospitals had histological confirmation of stage IV NSCLC, three or fewer metastatic disease lesions after first-line systemic therapy, an Eastern Cooperative Oncology Group performance status score of 2 or less, had received standard first-line systemic therapy, and had no disease progression before randomisation. First-line therapy was four or more cycles of platinum doublet therapy or 3 or more months of EGFR or ALK inhibitors for patients with EGFR mutations or ALK rearrangements, respectively. Patients were randomly assigned (1:1) to either local consolidative therapy ([chemo]radiotherapy or resection of all lesions) with or without subsequent maintenance treatment or to maintenance treatment alone, which could be observation only. Maintenance treatment was recommended based on a list of approved regimens, and observation was defined as close surveillance without cytotoxic treatment. Randomisation was not masked and was balanced dynamically on five factors: number of metastases, response to initial therapy, CNS metastases, intrathoracic nodal status, and EGFR and ALK status. The primary endpoint was progression-free survival analysed in all patients who were treated and had at least one post-baseline imaging assessment. The study is ongoing but not recruiting participants. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01725165. Findings Between Nov 28, 2012, and Jan 19, 2016, 74 patients were enrolled either during or at the completion of first-line systemic therapy. The study was terminated early after randomisation of 49 patients (25 in the local consolidative therapy group and 24 in the maintenance treatment group) as part of the annual analyses done by the Data Safety Monitoring Committee of all randomised trials at MD Anderson Cancer Center, and before a planned interim analysis of 44 events. At a median follow-up time for all randomised patients of 12·39 months (IQR 5·52–20·30), the median progression-free survival in the local consolidative therapy group was 11·9 months (90% CI 5·7–20·9) versus 3·9 months (2·3–6·6) in the maintenance treatment group (hazard ratio 0·35 [90% CI 0·18–0·66], log-rank p=0·0054). Adverse events were similar between groups, with no grade 4 adverse events or deaths due to treatment. Grade 3 adverse events in the maintenance therapy group were fatigue (n=1) and anaemia (n=1) and in the local consolidative therapy group were oesophagitis (n=2), anaemia (n=1), pneumothorax (n=1), and abdominal pain (n=1, unlikely related). Interpretation Local consolidative therapy with or without maintenance therapy for patients with three or fewer metastases from NSCLC that did not progress after initial systemic therapy improved progression-free survival compared with maintenance therapy alone. These findings suggest that aggressive local therapy should be further explored in phase 3 trials as a standard treatment option in this clinical scenario. Funding MD Anderson Lung Cancer Priority Fund, MD Anderson Cancer Center Moon Shot Initiative, and Cancer Center Support (Core), National Cancer Institute, National Institutes of Health.

Immunosuppression of tumour-infiltrating lymphocytes (TIL) is a common feature of advanced cancer, but its biological basis has remained obscure. We demonstrate here a molecular link between epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and CD8+ TIL immunosuppression, two key drivers of cancer progression. We show that microRNA-200 (miR-200), a cell-autonomous suppressor of EMT and metastasis, targets PD-L1. Moreover, ZEB1, an EMT activator and transcriptional repressor of miR-200, relieves miR-200 repression of PD-L1 on tumour cells, leading to CD8+ T-cell immunosuppression and metastasis. These findings are supported by robust correlations between the EMT score, miR-200 levels and PD-L1 expression in multiple human lung cancer datasets. In addition to revealing a link between EMT and T-cell dysfunction, these findings also show that ZEB1 promotes metastasis through a heretofore unappreciated cell non-autonomous mechanism, and suggest that subgroups of patients in whom malignant progression is driven by EMT activators may respond to treatment with PD-L1 antagonists. Tumour-infiltrating lymphocytes (TILs) can be suppressed by the tumour, but how this occurs is not clear. Here the authors show that the miR-200 family, which suppresses epithelial–mesenchymal transition, also targets tumour cell PD-L1 and thereby intratumoral immunosuppression and metastasis.

Despite recent advances in the use of immunotherapy, only a minority of patients with small cell lung cancer (SCLC) respond to immune checkpoint blockade (ICB). Here, we show that targeting the DNA damage response (DDR) proteins PARP and checkpoint kinase 1 (CHK1) significantly increased protein and surface expression of PD-L1. PARP or CHK1 inhibition remarkably potentiated the antitumor effect of PD-L1 blockade and augmented cytotoxic T-cell infiltration in multiple immunocompetent SCLC

Metastatic disease is a primary cause of cancer-related death, and factors governing tumor cell metastasis have not been fully elucidated. Here, we address this question by using tumor cell lines derived from mice that develop metastatic lung adenocarcinoma owing to expression of mutant K-ras and p53 . Despite having widespread somatic genetic alterations, the metastasis-prone tumor cells retained a marked plasticity. They transited reversibly between epithelial and mesenchymal states, forming highly polarized epithelial spheres in three-dimensional culture that underwent epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) following treatment with transforming growth factor-β or injection into syngeneic mice. This transition was entirely dependent on the microRNA (miR)-200 family, which decreased during EMT. Forced expression of miR-200 abrogated the capacity of these tumor cells to undergo EMT, invade, and metastasize, and conferred transcriptional features of metastasis-incompetent tumor cells. We conclude that tumor cell metastasis is regulated by miR-200 expression, which changes in response to contextual extracellular cues.

Ipilimumab improves clinical outcomes when combined with nivolumab in metastatic non-small cell lung cancer (NSCLC), but its efficacy and impact on the immune microenvironment in operable NSCLC remain unclear. We report the results of the phase 2 randomized NEOSTAR trial (NCT03158129) of neoadjuvant nivolumab or nivolumab + ipilimumab followed by surgery in 44 patients with operable NSCLC, using major pathologic response (MPR) as the primary endpoint. The MPR rate for each treatment arm was tested against historical controls of neoadjuvant chemotherapy. The nivolumab + ipilimumab arm met the prespecified primary endpoint threshold of 6 MPRs in 21 patients, achieving a 38% MPR rate (8/21). We observed a 22% MPR rate (5/23) in the nivolumab arm. In 37 patients resected on trial, nivolumab and nivolumab + ipilimumab produced MPR rates of 24% (5/21) and 50% (8/16), respectively. Compared with nivolumab, nivolumab + ipilimumab resulted in higher pathologic complete response rates (10% versus 38%), less viable tumor (median 50% versus 9%), and greater frequencies of effector, tissue-resident memory and effector memory T cells. Increased abundance of gut Ruminococcus and Akkermansia spp. was associated with MPR to dual therapy. Our data indicate that neoadjuvant nivolumab + ipilimumab-based therapy enhances pathologic responses, tumor immune infiltrates and immunologic memory, and merits further investigation in operable NSCLC. Neoadjuvant treatment with nivolumab plus ipilimumab is well tolerated and demonstrates clinical efficacy in patients with early stage lung cancer.

We previously demonstrated the association between epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and drug response in lung cancer using an EMT signature derived in cancer cell lines. Given the contribution of tumor microenvironments to EMT, we extended our investigation of EMT to patient tumors from 11 cancer types to develop a pan-cancer EMT signature.Using the pan-cancer EMT signature, we conducted an integrated, global analysis of genomic and proteomic profiles associated with EMT across 1,934 tumors including breast, lung, colon, ovarian, and bladder cancers. Differences in outcome and in vitro drug response corresponding to expression of the pan-cancer EMT signature were also investigated.Compared with the lung cancer EMT signature, the patient-derived, pan-cancer EMT signature encompasses a set of core EMT genes that correlate even more strongly with known EMT markers across diverse tumor types and identifies differences in drug sensitivity and global molecular alterations at the DNA, RNA, and protein levels. Among those changes associated with EMT, pathway analysis revealed a strong correlation between EMT and immune activation. Further supervised analysis demonstrated high expression of immune checkpoints and other druggable immune targets, such as PD1, PD-L1, CTLA4, OX40L, and PD-L2, in tumors with the most mesenchymal EMT scores. Elevated PD-L1 protein expression in mesenchymal tumors was confirmed by IHC in an independent lung cancer cohort.This new signature provides a novel, patient-based, histology-independent tool for the investigation of EMT and offers insights into potential novel therapeutic targets for mesenchymal tumors, independent of cancer type, including immune checkpoints.

Promising results in the treatment of non-small cell lung cancer (NSCLC) have been seen with agents targeting immune checkpoints, such as programmed cell death 1 (PD-1) or programmed death ligand-1 (PD-L1). However, only a select group of patients respond to these interventions. The identification of biomarkers that predict clinical benefit to immune checkpoint blockade is critical to successful clinical translation of these agents.We conducted an integrated analysis of three independent large datasets, including The Cancer Genome Atlas of lung adenocarcinoma and two datasets from MD Anderson Cancer Center (Houston, TX), Profiling of Resistance Patterns and Oncogenic Signaling Pathways in Evaluation of Cancers of the Thorax (named PROSPECT) and Biomarker-Integrated Approaches of Targeted Therapy for Lung Cancer Elimination (named BATTLE-1). Comprehensive analysis of mRNA gene expression, reverse-phase protein array, IHC, and correlation with clinical data were performed.Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is highly associated with an inflammatory tumor microenvironment in lung adenocarcinoma, independent of tumor mutational burden. We found immune activation coexistent with elevation of multiple targetable immune checkpoint molecules, including PD-L1, PD-L2, PD-1, TIM-3, B7-H3, BTLA, and CTLA-4, along with increases in tumor infiltration by CD4(+)Foxp3(+) regulatory T cells in lung adenocarcinomas that displayed an EMT phenotype. Furthermore, we identify B7-H3 as a prognostic marker for NSCLC.The strong association between EMT status and an inflammatory tumor microenvironment with elevation of multiple targetable immune checkpoint molecules warrants further investigation of using EMT as a predictive biomarker for immune checkpoint blockade agents and other immunotherapies in NSCLC and possibly a broad range of other cancers. Clin Cancer Res; 22(14); 3630-42. ©2016 AACRSee related commentary by Datar and Schalper, p. 3422.

Abstract Although treatment with immune checkpoint inhibitors provides promising benefit for patients with cancer, optimal use is encumbered by high resistance rates and requires a thorough understanding of resistance mechanisms. We observed that tumors treated with PD-1/PD-L1 blocking antibodies develop resistance through the upregulation of CD38, which is induced by all-trans retinoic acid and IFNβ in the tumor microenvironment. In vitro and in vivo studies demonstrate that CD38 inhibits CD8+ T-cell function via adenosine receptor signaling and that CD38 or adenosine receptor blockade are effective strategies to overcome the resistance. Large data sets of human tumors reveal expression of CD38 in a subset of tumors with high levels of basal or treatment-induced T-cell infiltration, where immune checkpoint therapies are thought to be most effective. These findings provide a novel mechanism of acquired resistance to immune checkpoint therapy and an opportunity to expand their efficacy in cancer treatment. Significance: CD38 is a major mechanism of acquired resistance to PD-1/PD-L1 blockade, causing CD8+ T-cell suppression. Coinhibition of CD38 and PD-L1 improves antitumor immune response. Biomarker assessment in patient cohorts suggests that a combination strategy is applicable to a large percentage of patients in whom PD-1/PD-L1 blockade is currently indicated. Cancer Discov; 8(9); 1156–75. ©2018 AACR. See related commentary by Mittal et al., p. 1066. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1047