Among patients with non–small-cell lung cancer (NSCLC), data on intratumor heterogeneity and cancer genome evolution have been limited to small retrospective cohorts. We wanted to prospectively investigate intratumor heterogeneity in relation to clinical outcome and to determine the clonal nature of driver events and evolutionary processes in early-stage NSCLC.

The early detection of relapse following primary surgery for non-small-cell lung cancer and the characterization of emerging subclones, which seed metastatic sites, might offer new therapeutic approaches for limiting tumour recurrence. The ability to track the evolutionary dynamics of early-stage lung cancer non-invasively in circulating tumour DNA (ctDNA) has not yet been demonstrated. Here we use a tumour-specific phylogenetic approach to profile the ctDNA of the first 100 TRACERx (Tracking Non-Small-Cell Lung Cancer Evolution Through Therapy (Rx)) study participants, including one patient who was also recruited to the PEACE (Posthumous Evaluation of Advanced Cancer Environment) post-mortem study. We identify independent predictors of ctDNA release and analyse the tumour-volume detection limit. Through blinded profiling of postoperative plasma, we observe evidence of adjuvant chemotherapy resistance and identify patients who are very likely to experience recurrence of their lung cancer. Finally, we show that phylogenetic ctDNA profiling tracks the subclonal nature of lung cancer relapse and metastasis, providing a new approach for ctDNA-driven therapeutic studies. Circulating tumour DNA profiling in early-stage non-small-cell lung cancer can be used to track single-nucleotide variants in plasma to predict lung cancer relapse and identify tumour subclones involved in the metastatic process. Circulating tumour DNA (ctDNA) has proven useful for detecting and monitoring cancer progression from plasma samples. The authors have applied a bespoke multiplex-PCR next-generation sequencing approach to profile ctDNA in the prospective TRACERx lung cancer clinical trial study. The assay tracks clonal and subclonal variants, in pre- and post-surgery samples. In pre-surgery samples ctDNA detection is associated with histological subtype and other pathological variables and correlates with tumour volume. Blinded longitudinal profiling suggests that ctDNA detection also associates with relapse, and provides insight into the evolutionary patterns of tumour cell subclones during progression. These results advance our understanding of how liquid biopsies can be applied clinically to improve monitoring of cancer.

Research Article1 September 1993free access Apoptotic death in epithelial cells: cleavage of DNA to 300 and/or 50 kb fragments prior to or in the absence of internucleosomal fragmentation. F. Oberhammer F. Oberhammer Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author J.W. Wilson J.W. Wilson Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author C. Dive C. Dive Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author I.D. Morris I.D. Morris Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author J.A. Hickman J.A. Hickman Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author A.E. Wakeling A.E. Wakeling Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author P.R. Walker P.R. Walker Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author M. Sikorska M. Sikorska Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author F. Oberhammer F. Oberhammer Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author J.W. Wilson J.W. Wilson Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author C. Dive C. Dive Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author I.D. Morris I.D. Morris Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author J.A. Hickman J.A. Hickman Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author A.E. Wakeling A.E. Wakeling Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author P.R. Walker P.R. Walker Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author M. Sikorska M. Sikorska Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. Search for more papers by this author Author Information F. Oberhammer1, J.W. Wilson1, C. Dive1, I.D. Morris1, J.A. Hickman1, A.E. Wakeling1, P.R. Walker1 and M. Sikorska1 1Institute for Tumour Biology, University of Vienna, Austria. The EMBO Journal (1993)12:3679-3684https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1993.tb06042.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info To date, apoptosis has been characterized biochemically by the production of 180–200 bp internucleosomal DNA fragments resulting from the activation of an endonuclease(s). The principal morphological feature of apoptosis is the condensation of chromatin and it has been assumed that this may reflect the oligonucleosomal fragmentation pattern. We have re-examined this dogma by comparing the biochemical and morphological features of cell death in several epithelial cell types (HT-29-I1 colon adenocarcinoma, CC164 mink lung, DU-145 human prostatic carcinoma and MCF-7 human breast adenocarcinoma) and one mesenchymal cell line (H11ras-R3 ras-transformed rat fibroblasts). Cell death was induced either by serum deprivation, TGF-beta 1 or etoposide, or by leaving cells to reach confluence. Cell death was assessed with respect to detachment from monolayers, morphological changes and DNA integrity. The DNA-binding fluorophore Hoechst 33258 revealed chromatin condensation patterns consistent with apoptotic cell death in all cell types except MCF-7 cells. Using field inversion gel electrophoresis in conjunction with conventional 2% agarose gel electrophoresis, cleavage of DNA to 50 kbp fragments was observed in all cases except MCF-7 cells. This preceded the appearance of oligonucleosomal fragments in HT-29-I1, CC164 and H11ras-R3 cells. Although the DNA of DU-145 cells fragmented into 50 kbp units, and although the cells exhibited classical apoptotic morphology, no subsequent internucleosomal cleavage was observed. These results suggest that changes in the integrity of DNA indicative of the release of chromatin loop domains occur before cleavage at internucleosomal sites is initiated and that the latter is not an essential step in the apoptotic process. Previous ArticleNext Article Volume 12Issue 91 September 1993In this issue RelatedDetailsLoading ...

Purpose Lung cancer is the leading cause of cancer-related death worldwide. Non–small-cell lung cancer (NSCLC) lacks validated biomarkers to predict treatment response. This study investigated whether circulating tumor cells (CTCs) are detectable in patients with NSCLC and what their ability might be to provide prognostic information and/or early indication of patient response to conventional therapy. Patients and Methods In this single-center prospective study, blood samples for CTC analysis were obtained from 101 patients with previously untreated, stage III or IV NSCLC both before and after administration of one cycle of standard chemotherapy. CTCs were measured using a semiautomated, epithelial cell adhesion molecule–based immunomagnetic technique. Results The number of CTCs in 7.5 mL of blood was higher in patients with stage IV NSCLC (n = 60; range, 0 to 146) compared with patients with stage IIIB (n = 27; range, 0 to 3) or IIIA disease (n = 14; no CTCs detected). In univariate analysis, progression-free survival was 6.8 v 2.4 months with P < .001, and overall survival (OS) was 8.1 v 4.3 months with P < .001 for patients with fewer than five CTCs compared with five or more CTCs before chemotherapy, respectively. In multivariate analysis, CTC number was the strongest predictor of OS (hazard ratio [HR], 7.92; 95% CI, 2.85 to 22.01; P < .001), and the point estimate of the HR was increased with incorporation of a second CTC sample that was taken after one cycle of chemotherapy (HR, 15.65; 95% CI, 3.63 to 67.53; P < .001). Conclusion CTCs are detectable in patients with stage IV NSCLC and are a novel prognostic factor for this disease. Further validation is warranted before routine clinical application.

Purpose Circulating tumor cells (CTCs) may have utility as surrogate biomarkers and “virtual” biopsies. We report the clinical significance and molecular characteristics of CTCs and CTC clusters, termed circulating tumor microemboli (CTM), detected in patients with small-cell lung cancer (SCLC) undergoing standard treatment. Patients and Methods Serial blood samples from 97 patients receiving chemotherapy were analyzed using EpCam-based immunomagnetic detection and a filtration-based technique. Proliferation status (Ki67) and apoptotic morphology were examined. Associations of CTC and CTM number with clinical factors and prognosis were determined. Results CTCs were present in 85% of patients (77 of 97 patients) and were abundant (mean ± standard deviation = 1,589 ± 5,565). CTM and apoptotic CTCs were correlated with total CTC number and were detected in 32% and 57% of patients, respectively. Pretreatment CTCs, change in CTC number after one cycle of chemotherapy, CTM, and apoptotic CTCs were independent prognostic factors. Overall survival was 5.4 months for patients with ≥ 50 CTCs/7.5 mL of blood and 11.5 months (P < .0001) for patients with less than 50 CTCs/7.5 mL of blood before chemotherapy (hazard ratio = 2.45; 95% CI, 1.39 to 4.30; P = .002). Subpopulations of apoptotic and of proliferating solitary CTCs were detected, whereas neither were observed within cell clusters (CTM), implicating both protection from anoikis and relative resistance to cytotoxic drugs for cells within CTM. Conclusion Both baseline CTC number and change in CTC number after one cycle of chemotherapy are independent prognostic factors for SCLC. Molecular comparison of CTCs to cells in CTM may provide novel insights into SCLC biology.

The iron-binding protein characteristic of milk, here called lactoferrin, has been demonstrated to occur in saliva, nasal secretions, tears, bronchial mucus, hepatic bile, pancreatic juice, seminal fluid, female cervical mucus and urines. It is suggested that its iron-binding properties are of value in the defence of epithelial surfaces against infection.

Necrosis and apoptosis are two distinct modes of cell death which differ in morphology, mechanism and incidence. Membrane disruptants, respiratory poisons and hypoxia cause ATP depletion, metabolic collapse, cell swelling and rupture leading to inflammation. These are typical features of necrosis. Apoptosis plays a crucial role in embryogenesis and development and is also prevalent in tumours. It is characterised by cell shrinkage, chromatin condensation and systematic DNA cleavage. Apoptotic cells are rapidly engulfed by phagocytes, thus preventing inflammatory reaction to degradative cell contents. In vivo, apoptosis is almost impossible to quantify due to problems of heterogeneity and the short half-life of an apoptotic cell. In vitro, mechanistic studies are further complicated by a late phase of apoptosis where the cell membrane becomes permeable to vital dyes and which occurs in the absence of phagocytes. Here we describe a novel and rapid multiparameter flow cytometric assay which discriminates and quantifies viable, apoptotic and necrotic cells via measurement of forward and side light scatter (proportional to cell diameter and internal granularity, respectively) and the DNA-binding fluorophores Hoechst 33342 and propidium. It is anticipated that mechanistic studies of apoptosis in a variety of cell types will greatly benefit from this mode of analysis.

Purpose Resistance to chemotherapy-induced apoptosis represents a major obstacle to cancer control. Overexpression of Bcl-2 is seen in multiple tumor types and targeting Bcl-2 may provide therapeutic benefit. A phase I study of navitoclax, a novel inhibitor of Bcl-2 family proteins, was conducted to evaluate safety, pharmacokinetics, and preliminary efficacy in patients with solid tumors. Patients and Methods Patients enrolled to intermittent dosing cohorts received navitoclax on day −3, followed by dosing on days 1 to 14 of a 21-day cycle. Patients on continuous dosing received a 1-week lead-in dose of 150 mg followed by continuous daily administration. Blood samples were collected for pharmacokinetic analyses, biomarker analyses, and platelet monitoring. Results Forty-seven patients, including 29 with small-cell lung cancer (SCLC) or pulmonary carcinoid, were enrolled between 2007 and 2008, 35 on intermittent and 12 on continuous dosing cohorts. Primary toxicities included diarrhea (40%), nausea (34%), vomiting (36%), and fatigue (34%); most were grade 1 or 2. Dose- and schedule-dependent thrombocytopenia was seen in all patients. One patient with SCLC had a confirmed partial response lasting longer than 2 years, and eight patients with SCLC or carcinoid had stable disease (one remained on study for 13 months). Pro-gastrin releasing peptide (pro-GRP) was identified as a surrogate marker of Bcl-2 amplification and changes correlated with changes in tumor volume. Conclusion Navitoclax is safe and well tolerated, with dose-dependent thrombocytopenia as the major adverse effect. Preliminary efficacy data are encouraging in SCLC. Efficacy in SCLC and the utility of pro-GRP as a marker of treatment response will be further evaluated in phase II studies.