Heterogeneity in the genomic landscape of metastatic prostate cancer has become apparent through several comprehensive profiling efforts, but little is known about the impact of this heterogeneity on clinical outcome. Here, we report comprehensive genomic and transcriptomic analysis of 429 patients with metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) linked with longitudinal clinical outcomes, integrating findings from whole-exome, transcriptome, and histologic analysis. For 128 patients treated with a first-line next-generation androgen receptor signaling inhibitor (ARSI; abiraterone or enzalutamide), we examined the association of 18 recurrent DNA- and RNA-based genomic alterations, including androgen receptor (

Metastatic castration-resistant prostate cancer is enriched in DNA damage response (DDR) gene aberrations. The TOPARP-B trial aims to prospectively validate the association between DDR gene aberrations and response to olaparib in metastatic castration-resistant prostate cancer.

Androgen receptor (AR) gene aberrations are rare in prostate cancer before primary hormone treatment but emerge with castration resistance. To determine AR gene status using a minimally invasive assay that could have broad clinical utility, we developed a targeted next-generation sequencing approach amenable to plasma DNA, covering all AR coding bases and genomic regions that are highly informative in prostate cancer. We sequenced 274 plasma samples from 97 castration-resistant prostate cancer patients treated with abiraterone at two institutions. We controlled for normal DNA in patients' circulation and detected a sufficiently high tumor DNA fraction to quantify AR copy number state in 217 samples (80 patients). Detection of AR copy number gain and point mutations in plasma were inversely correlated, supported further by the enrichment of nonsynonymous versus synonymous mutations in AR copy number normal as opposed to AR gain samples. Whereas AR copy number was unchanged from before treatment to progression and no mutant AR alleles showed signal for acquired gain, we observed emergence of T878A or L702H AR amino acid changes in 13% of tumors at progression on abiraterone. Patients with AR gain or T878A or L702H before abiraterone (45%) were 4.9 and 7.8 times less likely to have a ≥50 or ≥90% decline in prostate-specific antigen (PSA), respectively, and had a significantly worse overall [hazard ratio (HR), 7.33; 95% confidence interval (CI), 3.51 to 15.34; P = 1.3 × 10(-9)) and progression-free (HR, 3.73; 95% CI, 2.17 to 6.41; P = 5.6 × 10(-7)) survival. Evaluation of plasma AR by next-generation sequencing could identify cancers with primary resistance to abiraterone.

Abstract Biomarkers for more precise patient care are needed in metastatic prostate cancer. We have reported a phase II trial (TOPARP-A) of the PARP inhibitor olaparib in metastatic prostate cancer, demonstrating antitumor activity associating with homologous recombination DNA repair defects. We now report targeted and whole-exome sequencing of serial circulating cell-free DNA (cfDNA) samples collected during this trial. Decreases in cfDNA concentration independently associated with outcome in multivariable analyses (HR for overall survival at week 8: 0.19; 95% CI, 0.06–0.56; P = 0.003). All tumor tissue somatic DNA repair mutations were detectable in cfDNA; allele frequency of somatic mutations decreased selectively in responding patients (χ2 P < 0.001). At disease progression, following response to olaparib, multiple subclonal aberrations reverting germline and somatic DNA repair mutations (BRCA2, PALB2) back in frame emerged as mechanisms of resistance. These data support the role of liquid biopsies as a predictive, prognostic, response, and resistance biomarker in metastatic prostate cancer. Significance: We report prospectively planned, serial, cfDNA analyses from patients with metastatic prostate cancer treated on an investigator-initiated phase II trial of olaparib. These analyses provide predictive, prognostic, response, and resistance data with “second hit” mutations first detectable at disease progression, suggesting clonal evolution from treatment-selective pressure and platinum resistance. Cancer Discov; 7(9); 1006–17. ©2017 AACR. See related commentary by Domchek, p. 937. See related article by Kondrashova et al., p. 984. See related article by Quigley et al., p. 999. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 920

Prostate-specific membrane antigen (PSMA; folate hydrolase) prostate cancer (PC) expression has theranostic utility. To elucidate PC PSMA expression and associate this with defective DNA damage repair (DDR). Membranous PSMA (mPSMA) expression was scored immunohistochemically from metastatic castration-resistant PC (mCRPC) and matching, same-patient, diagnostic biopsies, and correlated with next-generation sequencing (NGS) and clinical outcome data. Expression of mPSMA was quantitated by modified H-score. Patient DNA was tested by NGS. Gene expression and activity scores were determined from mCRPC transcriptomes. Statistical correlations utilised Wilcoxon signed rank tests, survival was estimated by Kaplan-Meier test, and sample heterogeneity was quantified by Shannon's diversity index. Expression of mPSMA at diagnosis was associated with higher Gleason grade (p = 0.04) and worse overall survival (p = 0.006). Overall, mPSMA expression levels increased at mCRPC (median H-score [interquartile range]: castration-sensitive prostate cancer [CSPC] 17.5 [0.0–60.0] vs mCRPC 55.0 [2.8–117.5]). Surprisingly, 42% (n = 16) of CSPC and 27% (n = 16) of mCRPC tissues sampled had no detectable mPSMA (H-score <10). Marked intratumour heterogeneity of mPSMA expression, with foci containing no detectable PSMA, was observed in all mPSMA expressing CSPC (100%) and 37 (84%) mCRPC biopsies. Heterogeneous intrapatient mPSMA expression between metastases was also observed, with the lowest expression in liver metastases. Tumours with DDR had higher mPSMA expression (p = 0.016; 87.5 [25.0–247.5] vs 20 [0.3–98.8]; difference in medians 60 [5.0–95.0]); validation cohort studies confirmed higher mPSMA expression in patients with deleterious aberrations in BRCA2 (p < 0.001; median H-score: 300 [165–300]; difference in medians 195.0 [100.0–270.0]) and ATM (p = 0.005; 212.5 [136.3–300]; difference in medians 140.0 [55.0–200]) than in molecularly unselected mCRPC biopsies (55.0 [2.75–117.5]). Validation studies using mCRPC transcriptomes corroborated these findings, also indicating that SOX2 high tumours have low PSMA expression. Membranous PSMA expression is upregulated in some but not all PCs, with mPSMA expression demonstrating marked inter- and intrapatient heterogeneity. DDR aberrations are associated with higher mPSMA expression and merit further evaluation as predictive biomarkers of response for PSMA-targeted therapies in larger, prospective cohorts. Through analysis of prostate cancer samples, we report that the presence of prostate-specific membrane antigen (PSMA) is extremely variable both within one patient and between different patients. This may limit the usefulness of PSMA scans and PSMA-targeted therapies. We show for the first time that prostate cancers with defective DNA repair produce more PSMA and so may respond better to PSMA-targeting treatments.

The genomics of primary prostate cancer differ from those of metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC). We studied genomic aberrations in primary prostate cancer biopsies from patients who developed mCRPC, also studying matching, same-patient, diagnostic, and mCRPC biopsies following treatment. We profiled 470 treatment-naive prostate cancer diagnostic biopsies and, for 61 cases, mCRPC biopsies, using targeted and low-pass whole-genome sequencing (n = 52). Descriptive statistics were used to summarize mutation and copy number profile. Prevalence was compared using Fisher's exact test. Survival correlations were studied using log-rank test. TP53 (27%) and PTEN (12%) and DDR gene defects (BRCA2 7%; CDK12 5%; ATM 4%) were commonly detected. TP53, BRCA2, and CDK12 mutations were markedly more common than described in the TCGA cohort. Patients with RB1 loss in the primary tumor had a worse prognosis. Among 61 men with matched hormone-naive and mCRPC biopsies, differences were identified in AR, TP53, RB1, and PI3K/AKT mutational status between same-patient samples. In conclusion, the genomics of diagnostic prostatic biopsies acquired from men who develop mCRPC differ from those of the nonlethal primary prostatic cancers. RB1/TP53/AR aberrations are enriched in later stages, but the prevalence of DDR defects in diagnostic samples is similar to mCRPC.

Loss of the tumor suppressor phosphatase and tensin homolog (PTEN) occurs frequently in prostate cancers. Preclinical evidence suggests that activation of PI3K/AKT signaling through loss of PTEN can result in resistance to hormonal treatment in prostate cancer.To explore the antitumor activity of abiraterone acetate (abiraterone) in castration-resistant prostate cancer (CRPC) patients with and without loss of PTEN protein expression.We retrospectively identified patients who had received abiraterone and had hormone-sensitive prostate cancer (HSPC) and/or CRPC tissue available for PTEN immunohistochemical analysis.The primary end point was overall survival from initiation of abiraterone treatment. Relationship with outcome was analyzed using multivariate Cox regression and log-rank analyses.A total of 144 patients were identified who had received abiraterone post-docetaxel and had available tumor tissue. Overall, loss of PTEN expression was observed in 40% of patients. Matched HSPC and CRPC tumor biopsies were available for 41 patients. PTEN status in CRPC correlated with HSPC in 86% of cases. Loss of PTEN expression was associated with shorter median overall survival (14 vs 21 mo; hazard ratio [HR]: 1.75; 95% confidence interval [CI], 1.19-2.55; p=0.004) and shorter median duration of abiraterone treatment (24 vs 28 wk; HR: 1.6; 95% CI, 1.12-2.28; p=0.009). PTEN protein loss, high lactate dehydrogenase, and the presence of visceral metastases were identified as independent prognostic factors in multivariate analysis.Our results indicate that loss of PTEN expression was associated with worse survival and shorter time on abiraterone treatment. Further studies in larger and prospective cohorts are warranted.PTEN is a protein often lost in prostate cancer cells. In this study we evaluated if prostate cancers that lack this protein respond differently to treatment with abiraterone acetate. We demonstrated that the survival of patients with loss of PTEN is shorter than patients with normal PTEN expression.

BACKGROUND. Understanding the integrated immunogenomic landscape of advanced prostate cancer (APC) could impact stratified treatment selection.

Microbes hijack prostate cancer therapy Androgens such as testosterone and dihydrotestosterone are essential for male reproduction and sexual function. Androgens can also influence the growth of prostate tumor cells, and androgen deprivation therapy (ADT) either by surgical means (castration) or pharmacological approaches (hormone suppression), is the cornerstone of current prostate cancer treatments. Pernigoni et al . found that when the body was deprived of androgens during ADT, the gut microbiome could produce androgens from androgen precursors (see the Perspective by McCulloch and Trinchieri). Gut commensal microbiota in ADT-treated patients or castrated mice produced androgens that were absorbed into the systemic circulation. These microbe-derived androgens appeared to favor the growth of prostate cancer and helped to facilitate development into a castration- or endocrine therapy–resistant state. —PNK

Abstract Background Nowadays, different therapeutic options are available for the first-line treatment of metastatic renal cell carcinoma (mRCC). Immuno-combinations are the standard first-line therapy in all mRCC patients regardless of the International Metastatic RCC Database Consortium (IMDC) risk category, even though TKI monotherapy is still a therapeutic option in selected patients. However, comparisons between the different first-line treatment strategies are lacking and few real-world data are available in this setting. For this reason, the regimen choice represents an important issue in clinical practice and the optimal treatment sequence remains unclear. Methods The REGAL study is a multicentric prospective observational study enrolling mRCC patients treated with first-line systemic therapy according to clinical practice in a real-world setting. A retrospective cohort of mRCC patients who received first-line systemic therapy from the 1st of January 2021 will also be included. The primary objective is to identify potential prognostic and predictive factors that could help guide the treatment choice; secondary objectives included the assessment of the prognostic performance of the novel prognostic Meet-URO score (IMDC score + neutrophil-to-lymphocyte ratio + bone metastases) compared with the IMDC score and the comparison between treatment strategies according to response and survival outcomes and toxicity profile. Discussion Considering the high number of therapeutic first-line strategies available for mRCC, the identification of clinical prognostic and predictive factors to candidate patients to a preferable systemic therapy is still an unmet clinical need. The Meet-URO 33 study aims to provide a large-scale real-world database on mRCC patients, to identify the clinical predictive and prognostic factors and the different performances between the ICI-based combinations according to response, survival and toxicity. Trial Registration CESC IOV 2023-78.