The immune microenvironment influences tumour evolution and can be both prognostic and predict response to immunotherapy1,2. However, measurements of tumour infiltrating lymphocytes (TILs) are limited by a shortage of appropriate data. Whole-exome sequencing (WES) of DNA is frequently performed to calculate tumour mutational burden and identify actionable mutations. Here we develop T cell exome TREC tool (T cell ExTRECT), a method for estimation of T cell fraction from WES samples using a signal from T cell receptor excision circle (TREC) loss during V(D)J recombination of the T cell receptor-α gene (TCRA (also known as TRA)). TCRA T cell fraction correlates with orthogonal TIL estimates and is agnostic to sample type. Blood TCRA T cell fraction is higher in females than in males and correlates with both tumour immune infiltrate and presence of bacterial sequencing reads. Tumour TCRA T cell fraction is prognostic in lung adenocarcinoma. Using a meta-analysis of tumours treated with immunotherapy, we show that tumour TCRA T cell fraction predicts immunotherapy response, providing value beyond measuring tumour mutational burden. Applying T cell ExTRECT to a multi-sample pan-cancer cohort reveals a high diversity of the degree of immune infiltration within tumours. Subclonal loss of 12q24.31–32, encompassing SPPL3, is associated with reduced TCRA T cell fraction. T cell ExTRECT provides a cost-effective technique to characterize immune infiltrate alongside somatic changes. A robust, cost-effective technique based on whole-exome sequencing data can be used to characterize immune infiltrates, relate the extent of these infiltrates to somatic changes in tumours, and enables prediction of tumour responses to immune checkpoint inhibition therapy.

Abstract The phenomenon of mixed/heterogenous treatment responses to cancer therapies within an individual patient presents a challenging clinical scenario. Furthermore, the molecular basis of mixed intra-patient tumor responses remains unclear. Here, we show that patients with metastatic lung adenocarcinoma harbouring co-mutations of EGFR and TP53 , are more likely to have mixed intra-patient tumor responses to EGFR tyrosine kinase inhibition (TKI), compared to those with an EGFR mutation alone. The combined presence of whole genome doubling (WGD) and TP53 co-mutations leads to increased genome instability and genomic copy number aberrations in genes implicated in EGFR TKI resistance. Using mouse models and an in vitro isogenic p53 -mutant model system, we provide evidence that WGD provides diverse routes to drug resistance by increasing the probability of acquiring copy-number gains or losses relative to non-WGD cells. These data provide a molecular basis for mixed tumor responses to targeted therapy, within an individual patient, with implications for therapeutic strategies.

Patient-derived xenograft (PDX) models are widely used in cancer research. To investigate the genomic fidelity of non-small cell lung cancer PDX models, we established 48 PDX models from 22 patients enrolled in the TRACERx study. Multi-region tumor sampling increased successful PDX engraftment and most models were histologically similar to their parent tumor. Whole-exome sequencing enabled comparison of tumors and PDX models and we provide an adapted mouse reference genome for improved removal of NOD scid gamma (NSG) mouse-derived reads from sequencing data. PDX model establishment caused a genomic bottleneck, with models often representing a single tumor subclone. While distinct tumor subclones were represented in independent models from the same tumor, individual PDX models did not fully recapitulate intratumor heterogeneity. On-going genomic evolution in mice contributed modestly to the genomic distance between tumors and PDX models. Our study highlights the importance of considering primary tumor heterogeneity when using PDX models and emphasizes the benefit of comprehensive tumor sampling.

Abstract The postoperative course of the graft tissue after bronchial stump coverage remains unclear. We retrospectively analyzed 44 patients who underwent anatomical lung resection followed by bronchial stump coverage using free pericardial fat grafts. All patients underwent minimally invasive video-assisted thoracoscopic surgery. Computed tomography scans showed a graft retention rate of 100% on 60 days after surgery, 61% on 180 days, and plateauing at around 20% after 1 year. Free pericardial fat grafts, harvested minimally invasively, demonstrated a promising retention rate after surgery, making them a suitable option for patients with a high risk of bronchopleural fistula.

A 62-year-old man presented with back pain, lower leg swelling, and fever and was referred to our hospital. Blood cultures identified Helicobacter fennelliae as the causative agent of bacteremia associated with pyogenic spondylitis and cellulitis. CT revealed a tumor in the upper anterior mediastinum, and blood tests showed low gamma globulin levels, raising the suspicion of Good's syndrome. Infection control was prioritized, and the patient received antibiotics for four weeks. After blood cultures returned negative, preoperative gamma globulin was administered to mitigate infection risk, and a total thymectomy was planned. A bilateral three-port thoracoscopic total thymectomy was performed, and the patient was observed as an outpatient without any postoperative infection recurrence. We present a case of Good's syndrome with a high infection risk, successfully managed with a minimally invasive bilateral three-port thoracoscopic total thymectomy and effective perioperative infection control.

ABSTRACT Patient-derived xenograft (PDX) models of cancer, developed through injection of patient tumour cells into immunocompromised mice, have been widely adopted in preclinical studies, as well as in precision oncology approaches. However, the extent to which PDX models represent the underlying genetic diversity of a patient’s tumour and the extent of on-going genomic evolution in PDX models are incompletely understood, particularly in the context of heterogeneous cancers such as non-small cell lung cancer (NSCLC). To investigate the depiction of intratumour heterogeneity by PDX models, we derived 47 new subcutaneous multi-region PDX models from 22 patients with primary NSCLC enrolled in the clinical longitudinal cohort study TRACERx. By analysing whole exome sequencing data from primary tumours and PDX models, we find that PDX establishment creates a genomic bottleneck, with 76% of PDX models being derived from a single primary tumour subclone. Despite this, multiple primary tumour subclones were capable of PDX establishment in regional PDX models, indicating that PDX libraries derived from multiple tumour regions can capture intratumour heterogeneity. Acquisition of somatic mutations continued during PDX model expansion, and was associated with APOBEC- or mismatch repair deficiency-induced mutational signatures in a subset of models. Overall, while NSCLC PDX models retain truncal genomic alterations, the absence of subclonal heterogeneity representative of the primary tumour is a major limitation. Our results emphasise the importance of characterising and monitoring intratumour heterogeneity in the context of pre-clinical cancer studies.

ABSTRACT Patient-derived xenograft (PDX) models involve the engraftment of tumour tissue in immunocompromised mice and represent an important pre-clinixtcal oncology research. A limitation of non-small cell lung cancer (NSCLC) PDX model derivation in NOD- scid IL2Rgamma null (NSG) mice is that a subset of initial engraftments are of lymphocytic, rather than tumour origin. In the lung TRACERx PDX pipeline, lymphoproliferations occurred in 17.8% of lung adenocarcinoma and 10% of lung squamous cell carcinoma transplantations, despite none of these patients having a prior or subsequent clinical history of lymphoproliferative disease. Lymphoproliferations were predominantly human CD20+ B cells and had the immunophenotype expected for post-transplantation diffuse large B cell lymphoma. All lymphoproliferations expressed Epstein-Barr-encoded RNAs (EBER). Analysis of immunoglobulin light chain gene rearrangements in three tumours where multiple tumour regions had resulted in lymphoproliferations suggested that each had independent clonal origins. Overall, these data suggest the presence of B cell clones with lymphoproliferative potential within primary NSCLC tumours that are under continuous immune surveillance. Since these cells can be expanded following transplantation into NSG mice, our data highlight the value of quality control measures to identify lymphoproliferations within xenograft pipelines and support the incorporation of strategies to minimise lymphoproliferations during the early stages of xenograft establishment pipelines. To present the histology data herein, we developed a Python-based tool for generating patient-level pathology overview figures from whole-slide image files; PATHOverview is available on GitHub ( https://github.com/EpiCENTR-Lab/PATHOverview ).