Purpose In addition to prospective trials for non–small-cell lung cancers (NSCLCs) that are driven by less common genomic alterations, registries provide complementary information on patient response to targeted therapies. Here, we present the results of an international registry of patients with RET-rearranged NSCLCs, providing the largest data set, to our knowledge, on outcomes of RET-directed therapy thus far. Methods A global, multicenter network of thoracic oncologists identified patients with pathologically confirmed NSCLC that harbored a RET rearrangement. Molecular profiling was performed locally by reverse transcriptase polymerase chain reaction, fluorescence in situ hybridization, or next-generation sequencing. Anonymized data—clinical, pathologic, and molecular features—were collected centrally and analyzed by an independent statistician. Best response to RET tyrosine kinase inhibition administered outside of a clinical trial was determined by RECIST v1.1. Results By April 2016, 165 patients with RET-rearranged NSCLC from 29 centers across Europe, Asia, and the United States were accrued. Median age was 61 years (range, 29 to 89 years). The majority of patients were never smokers (63%) with lung adenocarcinomas (98%) and advanced disease (91%). The most frequent rearrangement was KIF5B-RET (72%). Of those patients, 53 received one or more RET tyrosine kinase inhibitors in sequence: cabozantinib (21 patients), vandetanib (11 patients), sunitinib (10 patients), sorafenib (two patients), alectinib (two patients), lenvatinib (two patients), nintedanib (two patients), ponatinib (two patients), and regorafenib (one patient). The rate of any complete or partial response to cabozantinib, vandetanib, and sunitinib was 37%, 18%, and 22%, respectively. Further responses were observed with lenvantinib and nintedanib. Median progression-free survival was 2.3 months (95% CI, 1.6 to 5.0 months), and median overall survival was 6.8 months (95% CI, 3.9 to 14.3 months). Conclusion Available multikinase inhibitors had limited activity in patients with RET-rearranged NSCLC in this retrospective study. Further investigation of the biology of RET-rearranged lung cancers and identification of new targeted therapeutics will be required to improve outcomes for these patients.

Non-small cell lung cancer (NSCLC) is characterized by molecular heterogeneity with diverse immune cell infiltration patterns, which has been linked to therapy sensitivity and resistance. However, full understanding of how immune cell phenotypes vary across different patient subgroups is lacking. Here, we dissect the NSCLC tumor microenvironment at high resolution by integrating 1,283,972 single cells from 556 samples and 318 patients across 29 datasets, including our dataset capturing cells with low mRNA content. We stratify patients into immune-deserted, B cell, T cell, and myeloid cell subtypes. Using bulk samples with genomic and clinical information, we identify cellular components associated with tumor histology and genotypes. We then focus on the analysis of tissue-resident neutrophils (TRNs) and uncover distinct subpopulations that acquire new functional properties in the tissue microenvironment, providing evidence for the plasticity of TRNs. Finally, we show that a TRN-derived gene signature is associated with anti-programmed cell death ligand 1 (PD-L1) treatment failure.

SUMMARY Non-small cell lung cancer (NSCLC) is characterized by molecular heterogeneity with diverse immune cell infiltration patterns, which has been linked to both, therapy sensitivity and resistance. However, full understanding of how immune cell phenotypes vary across different patient and tumor subgroups is lacking. Here, we dissect the NSCLC tumor microenvironment at high resolution by integrating 1,212,463 single-cells from 538 samples and 309 patients across 29 datasets, including our own dataset capturing cells with low mRNA content. Based on the cellular composition we stratified patients into immune deserted, B cell, T cell, and myeloid cell subtypes. Using bulk samples with genomic and clinical information, we identified specific cellular components associated with tumor histology and genotypes. Analysis of cells with low mRNA content uncovered distinct subpopulations of tissue-resident neutrophils (TRNs) that acquire new functional properties in the tissue microenvironment, providing evidence for the plasticity of TRNs. TRN-derived gene signature was associated with anti-PD-L1 treatment failure in a large NSCLC cohort. In brief Salcher, Sturm, Horvath et al. integrate single-cell datasets to generate the largest transcriptome atlas in NSCLC, refining patient stratification based on tumor immune phenotypes, and revealing associations of histological subtypes and genotypes with specific cellular composition patterns. Coverage of cells with low mRNA content by single-cell sequencing identifies distinct tissue-resident neutrophil subpopulations, which acquire new properties within the tumor microenvironment. Gene signature from tissue-resident neutrophils is associated with immune checkpoint inhibitor treatment failure. The integrated atlas is publicly available online ( https://luca.icbi.at ), allowing the dissection of tumor-immune cell interactions in NSCLC. Highlights High-resolution single-cell atlas of the tumor microenvironment (TME) in NSCLC. Histological tumor subtypes and driver genes imprint specific cellular TME patterns. scRNA-seq of cells with low transcript count identifies distinct tissue-resident neutrophil (TRN) subpopulations and non-canonical functional properties in the TME niche. TRN gene signature identifies patients who are refractory to treatment with PD-L1 inhibitors. Abstract Figure