Abstract Most patients with BRAFV600-mutant metastatic melanoma develop resistance to selective RAF kinase inhibitors. The spectrum of clinical genetic resistance mechanisms to RAF inhibitors and options for salvage therapy are incompletely understood. We performed whole-exome sequencing on formalin-fixed, paraffin-embedded tumors from 45 patients with BRAFV600-mutant metastatic melanoma who received vemurafenib or dabrafenib monotherapy. Genetic alterations in known or putative RAF inhibitor resistance genes were observed in 23 of 45 patients (51%). Besides previously characterized alterations, we discovered a “long tail” of new mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway alterations (MAP2K2, MITF) that confer RAF inhibitor resistance. In three cases, multiple resistance gene alterations were observed within the same tumor biopsy. Overall, RAF inhibitor therapy leads to diverse clinical genetic resistance mechanisms, mostly involving MAPK pathway reactivation. Novel therapeutic combinations may be needed to achieve durable clinical control of BRAFV600-mutant melanoma. Integrating clinical genomics with preclinical screens may model subsequent resistance studies. Significance: The use of RAF inhibitors for BRAFV600-mutant metastatic melanoma improves patient outcomes, but most patients demonstrate early or acquired resistance to this targeted therapy. We reveal the genetic landscape of clinical resistance mechanisms to RAF inhibitors from patients using whole-exome sequencing, and experimentally assess new observed mechanisms to define potential subsequent treatment strategies. Cancer Discov; 4(1); 94–109. ©2013 AACR. See related commentary by Solit and Rosen, p. 27 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1

Recently, we and others identified the microRNA miR-34a as a target of the tumor suppressor gene product p53. Ectopic miR-34a induces a G(1) cell cycle arrest, senescence and apoptosis. Here we report that miR-34a expression is silenced in several types of cancer due to aberrant CpG methylation of its promoter. 19 out of 24 (79.1%) primary prostate carcinomas displayed CpG methylation of the miR-34a promoter and concomitant loss of miR-34a expression. CpG methylation of the miR-34a promoter was also detected in breast (6/24; 25%), lung (7/24; 29.1%), colon (3/23; 13%), kidney (3/14; 21.4%), bladder (2/6; 33.3%) and pancreatic (3/19; 15.7%) carcinoma cell lines, as well as in melanoma cell lines (19/44; 43.2%) and primary melanoma (20/32 samples; 62.5%). Silencing of miR-34a was dominant over its transactivation by p53 after DNA damage. Re-expression of miR-34a in prostate and pancreas carcinoma cell lines induced senescence and cell cycle arrest at least in part by targeting CDK6. These results show that miR-34a represents a tumor suppressor gene which is inactivated by CpG methylation and subsequent transcriptional silencing in a broad range of tumors.

Patients with melanoma harbouring Val600 BRAF mutations benefit from treatment with BRAF inhibitors. However, no targeted treatments exist for patients with BRAF wild-type tumours, including those with NRAS mutations. We aimed to assess the use of MEK162, a small-molecule MEK1/2 inhibitor, in patients with NRAS-mutated or Val600 BRAF-mutated advanced melanoma.In our open-label, non-randomised, phase 2 study, we assigned patients with NRAS-mutated or BRAF-mutated advanced melanoma to one of three treatment arms on the basis of mutation status. Patients were enrolled at university hospitals or private cancer centres in Europe and the USA. The three arms were: twice-daily MEK162 45 mg for NRAS-mutated melanoma, twice-daily MEK162 45 mg for BRAF-mutated melanoma, and twice-daily MEK162 60 mg for BRAF-mutated melanoma. Previous treatment with BRAF inhibitors was permitted, but previous MEK inhibitor therapy was not allowed. The primary endpoint was the proportion of patients who had an objective response (ie, a complete response or confirmed partial response). We report data for the 45 mg groups. We assessed clinical activity in all patients who received at least one dose of MEK162 and in patients assessable for response (with two available CT scans). This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01320085, and is currently recruiting additional patients with NRAS mutations (based on a protocol amendment).Between March 31, 2011, and Jan 17, 2012, we enrolled 71 patients who received at least one dose of MEK162 45 mg. By Feb 29, 2012 (data cutoff), median follow-up was 3·3 months (range 0·6-8·7; IQR 2·2-5·0). No patients had a complete response. Six (20%) of 30 patients with NRAS-mutated melanoma had a partial response (three confirmed) as did eight (20%) of 41 patients with BRAF-mutated melanoma (two confirmed). The most frequent adverse events were acneiform dermatitis (18 [60%] patients with NRAS -mutated melanoma and 15 [37%] patients with the BRAF-mutated melanoma), rash (six [20%] and 16 [39%]), peripheral oedema (ten [33%] and 14 [34%]), facial oedema (nine [30%] and seven [17%]), diarrhoea (eight [27%] and 15 [37%]), and creatine phosphokinase increases (11 [37%] and nine [22%]). Increased creatine phosphokinase was the most common grade 3-4 adverse event (seven [23%] and seven [17%]). Four patients had serious adverse events (two per arm), which included diarrhoea, dehydration, acneiform dermatitis, general physical deterioration, irregular heart rate, malaise, and small intestinal perforation. No deaths occurred from treatment-related causes.To our knowledge, MEK162 is the first targeted therapy to show activity in patients with NRAS -mutated melanoma and might offer a new option for a cancer with few effective treatments.Novartis Pharmaceuticals.

Background Complete lymph node dissection is recommended in patients with positive sentinel lymph node biopsy results. To date, the effect of complete lymph node dissection on prognosis is controversial. In the DeCOG-SLT trial, we assessed whether complete lymph node dissection resulted in increased survival compared with observation. Methods In this multicentre, randomised, phase 3 trial, we enrolled patients with cutaneous melanoma of the torso, arms, or legs from 41 German skin cancer centres. Patients with positive sentinel lymph node biopsy results were eligible. Patients were randomly assigned (1:1) to undergo complete lymph node dissection or observation with permuted blocks of variable size and stratified by primary tumour thickness, ulceration of primary tumour, and intended adjuvant interferon therapy. Treatment assignment was not masked. The primary endpoint was distant metastasis-free survival and analysed by intention to treat. All patients in the intention-to-treat population of the complete lymph node dissection group were included in the safety analysis. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT02434107. Follow-up is ongoing, but the trial no longer recruiting patients. Findings Between Jan 1, 2006, and Dec 1, 2014, 5547 patients were screened with sentinel lymph node biopsy and 1269 (23%) patients were positive for micrometastasis. Of these, 483 (39%) agreed to randomisation into the clinical trial; due to difficulties enrolling and a low event rate the trial closed early on Dec 1, 2014. 241 patients were randomly assigned to the observation group and 242 to the complete lymph node dissection group. Ten patients did not meet the inclusion criteria, so 233 patients were analysed in the observation group and 240 patients were analysed in the complete lymph node dissection group, as the intention-to-treat population. 311 (66%) patients (158 in the observation group and 153 in the dissection group) had sentinel lymph node metastases of 1 mm or less. Median follow-up was 35 months (IQR 20–54). Distant metastasis-free survival at 3 years was 77·0% (90% CI 71·9–82·1; 55 events) in the observation group and 74·9% (69·5–80·3; 54 events) in the complete lymph node dissection group. In the complete lymph node dissection group, grade 3 and 4 events occurred in 15 patients (6%) and 19 patients (8%) patients, respectively. Adverse events included lymph oedema (grade 3 in seven patients, grade 4 in 13 patients), lymph fistula (grade 3 in one patient, grade 4 in two patients), seroma (grade 3 in three patients, no grade 4), infection (grade 3 in three patients, no grade 4), and delayed wound healing (grade 3 in one patient, grade 4 in four patients); no serious adverse events were reported. Interpretation Although we did not achieve the required number of events, leading to the trial being underpowered, our results showed no difference in survival in patients treated with complete lymph node dissection compared with observation only. Consequently, complete lymph node dissection should not be recommended in patients with melanoma with lymph node micrometastases of at least a diameter of 1 mm or smaller. Funding German Cancer Aid.

Background Anti-programmed cell death receptor-1 (PD-1) antibodies represent an effective treatment option for metastatic melanoma as well as for other cancer entities. They act via blockade of the PD-1 receptor, an inhibitor of the T-cell effector mechanisms that limit immune responses against tumours. As reported for ipilimumab, the anti-PD-1 antibodies pembrolizumab and nivolumab can induce immune-related adverse events (irAEs). These side-effects affect skin, gastrointestinal tract, liver, endocrine system and other organ systems. Since life-threatening and fatal irAEs have been reported, adequate diagnosis and management are essential. Methods and findings In total, 496 patients with metastatic melanoma from 15 skin cancer centers were treated with pembrolizumab or nivolumab; 242 side-effects were described in 138 patients. In 116 of the 138 patients, side-effects affected the skin, gastrointestinal tract, liver, endocrine, and renal system. Rare side-effects included diabetes mellitus, lichen planus, and pancreas insufficiency due to pancreatitis. Conclusion Anti-PD1 antibodies can induce a plethora of irAEs. The knowledge of them will allow prompt diagnosis and improve the management resulting in decreased morbidity.

Anti-programmed cell death 1 (PD-1) antibodies represent an effective treatment option for metastatic melanoma and other cancer entities. They act via blockade of the PD-1 receptor, an inhibitor of the T-cell effector mechanisms that limit immune responses against tumours. As reported for ipilimumab, the anti-PD-1 antibodies pembrolizumab and nivolumab can induce immune-related adverse events (irAEs). These side-effects can involve skin, gastrointestinal tract, liver, the endocrine system and other organ systems. Since life-threatening and fatal irAEs have been reported, adequate diagnosis and management are essential.In total, 496 patients with metastatic melanoma from 15 skin cancer centres were treated with pembrolizumab or nivolumab. Two hundred forty two side-effects in 138 patients have been analysed. In 77 of the 138 patients side-effects affected the nervous system, respiratory tract, musculoskeletal system, heart, blood and eyes. Not yet reported side-effects such as meningo-(radiculitis), polyradiculitis, cardiac arrhythmia, asystolia, and paresis have been observed. Rare and difficult to manage side-effects such as myasthenia gravis are described in detail.Anti-PD-1 antibodies can induce a plethora of irAEs. The knowledge of them will allow prompt diagnosis and improve the management resulting in decreased morbidity.

Abstract Purpose: Biomarkers for outcome after immune-checkpoint blockade are strongly needed as these may influence individual treatment selection or sequence. We aimed to identify baseline factors associated with overall survival (OS) after pembrolizumab treatment in melanoma patients. Experimental Design: Serum lactate dehydrogenase (LDH), routine blood count parameters, and clinical characteristics were investigated in 616 patients. Endpoints were OS and best overall response following pembrolizumab treatment. Kaplan–Meier analysis and Cox regression were applied for survival analysis. Results: Relative eosinophil count (REC) ≥1.5%, relative lymphocyte count (RLC) ≥17.5%, ≤2.5-fold elevation of LDH, and the absence of metastasis other than soft-tissue/lung were associated with favorable OS in the discovery (n = 177) and the confirmation (n = 182) cohort and had independent positive impact (all P < 0.001). Their independent role was subsequently confirmed in the validation cohort (n = 257; all P < 0.01). The number of favorable factors was strongly associated with prognosis. One-year OS probabilities of 83.9% versus 14.7% and response rates of 58.3% versus 3.3% were observed in patients with four of four compared to those with none of four favorable baseline factors present, respectively. Conclusions: High REC and RLC, low LDH, and absence of metastasis other than soft-tissue/lung are independent baseline characteristics associated with favorable OS of patients with melanoma treated with pembrolizumab. Presence of four favorable factors in combination identifies a subgroup with excellent prognosis. In contrast, patients with no favorable factors present have a poor prognosis, despite pembrolizumab, and additional treatment advances are still needed. A potential predictive impact needs to be further investigated. Clin Cancer Res; 22(22); 5487–96. ©2016 AACR.

Background Ipilimumab, a cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 (CTLA-4) blocking antibody, has been approved for the treatment of metastatic melanoma and induces adverse events (AE) in up to 64% of patients. Treatment algorithms for the management of common ipilimumab-induced AEs have lead to a reduction of morbidity, e.g. due to bowel perforations. However, the spectrum of less common AEs is expanding as ipilimumab is increasingly applied. Stringent recognition and management of AEs will reduce drug-induced morbidity and costs, and thus, positively impact the cost-benefit ratio of the drug. To facilitate timely identification and adequate management data on rare AEs were analyzed at 19 skin cancer centers. Methods and Findings Patient files (n = 752) were screened for rare ipilimumab-associated AEs. A total of 120 AEs, some of which were life-threatening or even fatal, were reported and summarized by organ system describing the most instructive cases in detail. Previously unreported AEs like drug rash with eosinophilia and systemic symptoms (DRESS), granulomatous inflammation of the central nervous system, and aseptic meningitis, were documented. Obstacles included patientś delay in reporting symptoms and the differentiation of steroid-induced from ipilimumab-induced AEs under steroid treatment. Importantly, response rate was high in this patient population with tumor regression in 30.9% and a tumor control rate of 61.8% in stage IV melanoma patients despite the fact that some patients received only two of four recommended ipilimumab infusions. This suggests that ipilimumab-induced antitumor responses can have an early onset and that severe autoimmune reactions may reflect overtreatment. Conclusion The wide spectrum of ipilimumab-induced AEs demands doctor and patient awareness to reduce morbidity and treatment costs and true ipilimumab success is dictated by both objective tumor responses and controlling severe side effects.

The retinoic acid–inducible gene I (RIG-I) and melanoma differentiation–associated antigen 5 (MDA-5) helicases sense viral RNA in infected cells and initiate antiviral responses such as the production of type I IFNs. Here we have shown that RIG-I and MDA-5 also initiate a proapoptotic signaling pathway that is independent of type I IFNs. In human melanoma cells, this signaling pathway required the mitochondrial adapter Cardif (also known as IPS-1) and induced the proapoptotic BH3-only proteins Puma and Noxa. RIG-I– and MDA-5–initiated apoptosis required Noxa but was independent of the tumor suppressor p53. Triggering this pathway led to efficient activation of mitochondrial apoptosis, requiring caspase-9 and Apaf-1. Surprisingly, this proapoptotic signaling pathway was also active in nonmalignant cells, but these cells were much less sensitive to apoptosis than melanoma cells. Endogenous Bcl-xL rescued nonmalignant, but not melanoma, cells from RIG-I– and MDA-5–mediated apoptosis. In addition, we confirmed the results of the in vitro studies, demonstrating that RIG-I and MDA-5 ligands both reduced human tumor lung metastasis in immunodeficient NOD/SCID mice. These results identify an IFN-independent antiviral signaling pathway initiated by RIG-I and MDA-5 that activates proapoptotic signaling and, unless blocked by Bcl-xL, results in apoptosis. Due to their immunostimulatory and proapoptotic activity, RIG-I and MDA-5 ligands have therapeutic potential due to their ability to overcome the characteristic resistance of melanoma cells to apoptosis.

Recent studies have successfully demonstrated the use of deep-learning algorithms for dermatologist-level classification of suspicious lesions by the use of excessive proprietary image databases and limited numbers of dermatologists. For the first time, the performance of a deep-learning algorithm trained by open-source images exclusively is compared to a large number of dermatologists covering all levels within the clinical hierarchy.We used methods from enhanced deep learning to train a convolutional neural network (CNN) with 12,378 open-source dermoscopic images. We used 100 images to compare the performance of the CNN to that of the 157 dermatologists from 12 university hospitals in Germany. Outperformance of dermatologists by the deep neural network was measured in terms of sensitivity, specificity and receiver operating characteristics.The mean sensitivity and specificity achieved by the dermatologists with dermoscopic images was 74.1% (range 40.0%-100%) and 60% (range 21.3%-91.3%), respectively. At a mean sensitivity of 74.1%, the CNN exhibited a mean specificity of 86.5% (range 70.8%-91.3%). At a mean specificity of 60%, a mean sensitivity of 87.5% (range 80%-95%) was achieved by our algorithm. Among the dermatologists, the chief physicians showed the highest mean specificity of 69.2% at a mean sensitivity of 73.3%. With the same high specificity of 69.2%, the CNN had a mean sensitivity of 84.5%.A CNN trained by open-source images exclusively outperformed 136 of the 157 dermatologists and all the different levels of experience (from junior to chief physicians) in terms of average specificity and sensitivity.