Abstract Patient derived tumor organoids (PDTOs) have become relevant pre-clinical models for therapeutic modelling since they highly recapitulate patients’ response to treatment. Nevertheless, their value for immunotherapy modelling has not been fully explored. We developed a tumor processing protocol that enable the establishment of PDTOs and tumor infiltrating lymphocytes (TILs) isolation. By the optimization of functional assays, we compared the T-cells effector functions of matching PBMCs and TILs, demonstrating that PBMCs after co-culture and TILs after initial expansion display similar responses. In addition, the evaluation of cytokine production by fluorospot in combination with an image-based killing assay enable the screening of different immune-checkpoint inhibitors as well as its combination with target inhibitors. Our proof-of-concept functional assays showed the potential and versatility of PDTOs and T-cells co-culture systems for immunotherapy screening. The optimization of scalable functional assays downstream co-culture represents a significant step forward to increase the value of PDTOs as pre-clinical models for immunotherapeutic screens.

Abstract The molecular characteristics of metastatic upper tract urothelial carcinoma (UTUC) are unknown. The genomic and transcriptomic differences between primary and metastatic UTUC is not well described either. We combined whole-exome sequencing, RNA-sequencing, and Imaging Mass Cytometry ™ (IMC ™ ) of 44 tumor samples from 28 patients with high-grade primary and metastatic UTUC. IMC enables spatially resolved single-cell analyses to examine the evolution of cancer cell, immune cell, and stromal cell markers using mass cytometry with lanthanide metal-conjugated antibodies. We discovered that actionable genomic alterations are frequently discordant between primary and metastatic UTUC tumors in the same patient. In contrast, molecular subtype membership and immune depletion signature were stable across primary and matched metastatic UTUC. Molecular and immune subtypes were consistent between bulk RNA-sequencing and mass cytometry of protein markers from 340,798 single-cells. Molecular subtyping at the single cell level was highly conserved between primary and metastatic UTUC tumors within the same patient.

Abstract Advanced urothelial cancer is a frequently lethal disease characterized by marked genetic heterogeneity. In this study, we investigate the evolution of the genomic signatures caused by endogenous and external mutagenic stimuli and their interplay with complex structural variants. We superimposed mutational signatures and phylogenetic analyses of matched serial tumors from patients with urothelial cancer to define the evolutionary patterns of these processes. We show that APOBEC3-induced mutations are clonal and early, whereas mutational bursts comprising hundreds of late subclonal mutations are induced by chemotherapy. Using a novel genome graph computational paradigm, we observed frequent circular high copy-number amplicons characteristic of extrachromosomal DNA (ecDNA) involving double-minutes, breakage-fusion-bridge, and tyfonas events. We characterized the distinct temporal patterns of APOBEC3 mutations and chemotherapy-induced mutations within ecDNA, gaining new insights into the timing of these events relative to ecDNA biogenesis. Finally, we discovered that most CCND1 amplifications in urothelial cancer arise within circular ecDNA amplicons. These CCND1 ecDNA amplification events persisted and increased in complexity incorporating additional DNA segments potentially contributing selective fitness advantage to the evolution of treatment resistance. Our findings define fundamental mechanisms driving urothelial cancer evolution and have therapeutic implications for treating this disease.

e15181 Background: The promise of precision oncology to deliver improved patient outcomes is dependent on the availability and appropriate interpretation of individual patient tumor sequencing results. While routine use and clinical utility for comprehensive genomic profiling (CGP) is growing, there are limited data in the U.S. to support the use of whole genome sequencing (WGS) outside of limited specific indications (i.e. acute myeloid leukemia, pediatric, sarcoma). This study highlights reports on the feasibility from a pilot project offering paired germline/somatic WGS to a cohort of oncology patients at an academic medical center. Methods: Eligible patients included those with an active cancer diagnosis, available tumor, and a treating provider within Weill Cornell. There were no specific restrictions. Providers selected patients with newly diagnosed metastatic cancers, rare tumors, refractory tumors, and/or those with uninformative germline testing for hereditary cancer. Reportable germline findings were pathogenic or likely pathogenic (P/LP) variants in known cancer predisposition genes and/or genes on the American College of Medical Genetics list of reportable secondary findings. Clinical actionability of somatic results was determined using the cBioPortal Database and Oncology Knowledgebase. Ordering providers disclosed results to patients. Barriers to enrollment were explored and addressed. Results: Between January 2021 and December 2023, 82 patients had germline/somatic WGS. The most common tumors included breast (17%), prostate (11%), renal (10%), lung (7%), bladder (7%), and colon (5%), with 48% of the cohort represented by rare tumors. Six cases (7.3%) had insufficient quantity/quality. WGS detected single nucleotide variants in 84% (n = 69) of cases, with 39% (n = 27) of those having clinical actionability in the patient’s tumor. Additional somatic results included copy number variants in 83% (n = 68) and transcriptome variants in 17% (n = 14). P/LP germline variants were found in 17% (n = 14) of cases. Barriers to enrollment included: difficulty identifying which patients would benefit most from WGS, lengthy in-person consent process, limited access to pretest genetic counseling, and difficulty procuring and processing tissue specimens. Availability of reflexive in-house CGP since August 2022 also resulted in decreased uptake of this service. Several interventions were implemented to address the barriers, resulting in an increase in enrollment. Conclusions: Paired germline/somatic WGS identified clinically relevant variants for patients with diverse tumors. Results were used to direct treatment decisions and determine eligibility for clinical trials as well as inform hereditary cancer predisposition. An assessment period after WGS implementation is needed to improve workflow. Further research aims to determine optimal accessibility and utilization of WGS for oncologic patients.