Abstract The threshold for immunogenic clonal fraction in a heterogeneous solid tumor required to induce effective bystander killing of non-immunogenic subclones is unknown. Pancreatic cancer poses crucial challenges for immune therapeutic interventions due to low mutational burden and consequent lack of neoantigens. Here, we designed a model to incorporate artificial neoantigens into genes of interest in cancer cells and to test the potential of said antigens to actuate bystander killing. By precisely controlling the abundance of a neoantigen in the tumor, we studied the impact of neoantigen frequency on immune response and immune escape. Our results showed that a single, strong, widely expressed neoantigen could lead to a robust antitumor response when at least 80% of cancer cells express the neoantigen. Further, immunological assays revealed induction of T-cell responses against a non-target self-antigen on KRAS oncoprotein, when we inoculated animals with a high frequency of tumor cells expressing a test neoantigen. Using nanoparticle-based gene therapy, we successfully altered the tumor microenvironment by perturbing interleukin-12 and interleukin-10 gene expression. The subsequent remodeling of the microenvironment reduced the threshold of neoantigen frequency at which bioluminescent signal intensity for tumor burden decreased 1.5-logfold, marking a robust tumor growth inhibition, from 83% to as low as 29%. Our results thus suggest that bystander killing is rather inefficient in immunologically cold tumors like pancreatic cancer and requires an extremely high abundance of neoantigens. However, the bystander killing mediated antitumor response can be rescued, when supported by adjuvant immune therapy.

Abstract Spatial attention is critical for recognizing behaviorally relevant objects in a cluttered environment. How the deployment of spatial attention aids the hierarchical computations of object recognition remains unclear. We investigated this in the laminar cortical network of visual area V4, an area strongly modulated by attention. We found that deployment of attention strengthened unique dependencies in neural activity across cortical layers. On the other hand, shared dependencies were reduced within the excitatory population of a layer. Surprisingly, attention strengthened unique dependencies within a laminar population. Crucially, these modulation patterns were also observed during successful behavioral outcomes that are thought to be mediated by internal brain state fluctuations. Successful behavioral outcomes were also associated with phases of reduced neural excitability, suggesting a mechanism for enhanced information transfer during optimal states. Our results suggest common computation goals of optimal sensory states that are attained by either task demands or internal fluctuations.

With the success of immunotherapy in cancer, understanding the tumor immune microenvironment (TIME) has become increasingly important; however in pediatric brain tumors this remains poorly characterized. Accordingly, we developed a clinical immune-oncology gene expression assay and used it to profile a diverse range of 1382 samples with detailed clinical and molecular annotation. In low-grade gliomas we identify distinct patterns of immune activation with prognostic significance in BRAF V600E-mutant tumors. In high-grade gliomas, we observe immune activation and T-cell infiltrates in tumors that have historically been considered immune cold, as well as genomic correlates of inflammation levels. In mismatch repair deficient high-grade gliomas, we find that high tumor inflammation signature is a significant predictor of response to immune checkpoint inhibition, and demonstrate the potential for multimodal biomarkers to improve treatment stratification. Importantly, while overall patterns of immune activation are observed for histologically and genetically defined tumor types, there is significant variability within each entity, indicating that the TIME must be evaluated as an independent feature from diagnosis. In sum, in addition to the histology and molecular profile, this work underscores the importance of reporting on the TIME as an essential axis of cancer diagnosis in the era of personalized medicine.

Abstract The management of children with syndromes associated with an increased risk of benign and malignant neoplasms is a complex challenge for healthcare professionals. The 2023 AACR Childhood Cancer Predisposition Workshop provided updated consensus guidelines on cancer surveillance in these syndromes, aiming to improve early detection, intervention, and reduce morbidity associated with such neoplasms. In this paper, we review several of the rare conditions discussed in this workshop. Ollier disease and Maffucci syndrome are enchondromatoses (disorders featuring benign bone lesions) with up to 50% risk of malignancy, including chondrosarcoma. These patients require surveillance with baseline whole-body MRI and routine monitoring of potential malignant transformation of bony lesions. Hereditary Multiple Osteochondromas carry a lower risk of chondrosarcoma (<6%) but still require lifelong surveillance and baseline imaging. Related syndromes of benign bone lesions are also described. Hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer syndrome (HLRCC), associated with fumarate hydratase pathogenic variants, is discussed in detail. Surveillance for RCC in pediatric age is recommended, as well as prompt intervention when a lesion is detected. Schinzel-Giedion Syndrome and Rubinstein-Taybi Syndrome are described for their associated malignancies and other complications, as well as expert consensus on the need for childhood cancer surveillance. Clinical recommendations, including imaging modalities and frequency of screenings, were proposed and are tailored to each syndrome's age-specific tumor risk profile. In all syndromes, patients and their families should be educated about the potential malignancy risk and advised to seek medical care for rapid growth of a mass, persistent pain, or other unexplained symptoms.

Abstract Iopofosine I 131, a radioconjugate therapy targeting tumor lipid rafts, is being assessed in CLOVER-2 [NCT05610891]–an ongoing dose-finding study evaluating iopofosine in children, adolescents, and young adults with relapsed, refractory, recurrent high-grade gliomas (HGGs) and ependymoma. Major inclusion criteria include patients aged 10-25 years, previously confirmed HGGs or ependymoma, ≥1 measurable intracranial lesion (≥10 mm in longest diameter), and performance status ≥60. Patients are assigned 1:1 to 2 treatment arms which will be assessed in parallel. Arm 1 has 2 cycles, each composed of 2 doses of 20 mCi/m2 given 14 days apart (± 1 day). Cycle 2 is given 8 weeks (± 4 days) post-initial infusion. Arm 2 patients receive 3 cycles of 10 mCi/m2 per dose. Patients in either arm are eligible for 1 additional cycle at the physician’s discretion. If after the first 10 patients, Arm 1 is not tolerated, dosing is reduced to 15 mCi/m2 per infusion. If after the first 10 patients in Arm 2 are deemed to be ineffective and Arm 1 is deemed to be tolerated, dosing is increased to 15 mCi/m2 per infusion. Final visits occur 57 days following the last cycle initiation, with quarterly follow-ups in year 1 and annually in years 2 and 3. Primary endpoints include safety, tolerability, and progression-free survival (PFS). Secondary endpoints are dosimetry, recommended phase 2 dosing determination, overall survival, antitumor and therapeutic activity, and duration of response and clinical benefit. Safety analysis uses the Wilson score method and nonparametric Wilcoxon signed-rank test. Efficacy analyses use the Response Assessment in Pediatric Neuro-Oncology criteria and the Kaplan-Meier method to detect a median PFS of 5 months compared to a historical control of 2 months. For 90% power by a 1-sided, 1-sample log-rank test: ≥10 evaluable patients must be enrolled (≤90) across ≤15 sites.

Abstract Central nervous system germ cell tumors (CNS-GCT) are malignant neoplasms that arise predominantly during adolescence and young adulthood. These tumors are typically sensitive to treatment, but resulting long-term health deficits are common. Additional clinical challenges include surgical risks associated with tumor biopsy, and need to determine treatment response for adapting radiotherapy protocols. The aim of this study was to establish the detectability of circulating-tumor DNA (ctDNA) from cerebrospinal fluid (CSF) of children with CNS-GCT as a potential biomarker. We obtained CSF from patients with CNS-GCT by lumbar puncture or intra-operatively. Cell-free DNA (cfDNA) was extracted and subjected to low-pass whole genome sequencing (LP-WGS). Copy-number alterations (CNAs) were inferred and served as a marker of measurable residual disease (MRD). Comparisons with imaging findings and tumor marker levels were made. A total of 29 CSF samples from 21 patients (16 with germinoma, 5 with non-germinomatous GCT) were sequenced. Twenty samples from 19 patients were collected at diagnosis, and 9 samples from 7 patients were collected during or after therapy. Among the diagnostic samples, CNAs were detected in samples from 17/19 patients (89%), which included 8 with marker-negative tumors. Specific clinical scenarios suggested that serial cfDNA analysis may carry utility in tracking treatment responses as well as clarifying indeterminate imaging findings. Our results provide evidence for the high-sensitivity in detecting ctDNA from CSF of CNS-GCT patients using LP-WGS, with potential utility for non-invasive diagnosis and disease monitoring in upcoming CNS-GCT studies.

Abstract BACKGROUND BRAF/MEK-inhibitors have been transformative for pediatric gliomas with RAS/MAPK pathway aberrations. The RAS/MAPK pathway has a complex role in immune regulation. Though well-known in adults, the systemic immune-related adverse effects (irAE) of BRAF/MEKi in children are not widely reported. METHODS We performed a retrospective chart review for irAE following BRAF/MEKi in children treated at SickKids between 2016-2023. Additional patients were included through a pan-Canadian survey. RESULTS 136 patients on BRAF/MEKi were included (MEKi: 74%, BRAFi: 13%, BRAF+MEKi: 13%); irAE was reported in 6/136 (4.5%). One additional patient was included through the national survey. Median age was 14 years (range: 7-16). Male:female was 3:4. Three patients were on BRAFi, and two each on MEKi, and BRAF+MEKi. Early events developing within weeks of drug initiation included hyper-immune systemic inflammatory responses in three children on BRAFi and one child on MEKi. There was no evidence of any concomitant infection. Two children needed intensive care and showed evidence of multi-organ dysfunction. Delayed irAE developing after months to years on therapy included multi-systemic sarcoid-like reaction, parasympathetic dysautonomia (both on BRAF+MEKi) and brachial neuritis/Parsonage-Turner syndrome (MEKi). Management included drug holidays, dose reductions, and immunosuppressive treatment with steroids. Long-term steroids were needed in two of these seven patients. CONCLUSIONS Pediatric oncologists need to be aware of rare yet possibly under-reported systemic immune toxicity in children treated with BRAF/MEKi. They can present acutely, or while on chronic therapy. Management may be challenging in view of issues with rebound tumor growth on stopping some of these drugs, with select patients needing concomitant, long-term immunosuppressive therapy. Genetic susceptibility and biomarkers may need to be systematically studied in future clinical trials of novel RAS/MAPK inhibitors. Continued surveillance and reporting are needed for the marketed compounds, especially for children on long-term use of these inhibitors.

Abstract BACKGROUND Constitutional mismatch repair deficiency (CMMRD) is an aggressive cancer predisposition syndrome. As a lack of data contributes to management challenges and inferior outcomes, especially in central nervous system (CNS) cancers, we aimed to determine the clinical spectrum, cancer biology, and impact of genetics on patient survival. METHODS To determine the cancer spectrum, biology, estimated incidence, and impact of genotype on cancer onset and survival, including following surveillance and immunotherapy, we collected cross-sectional, longitudinal, and genomic data on CMMRD patients and their cancers registered to an international consortium. RESULTS We report 201 patients enrolled between 2007-2022 (median follow-up: 7.2 years). Overall, 194 (97%) patients developed 339 cancers. Cumulative cancer and CNS tumor incidence were 93% and 82% by age 20, respectively. Median time between cancers was 2 years. Although neoplasms developed in 15 organs and included early-onset adult cancers, CNS tumors had the earliest median age of diagnosis (9.7 years), were the most common cancer type (51%), and the main cause of death (p<0.0001). All cancers exhibited high mutation and microsatellite burden, and pathognomonic mutational signatures. CNS cancers were enriched for mutations in POLE/POLD1, TP53, IDH1, and RAS/MAPK compared to hematopoietic and other cancers. These mutations determined response to therapy. Germline MLH1/MSH2 variants caused earlier cancer and CNS tumor onset than PMS2/MSH6, and inferior survival (survival at 15 years: PMS2: 63%, MSH6: 49%, MLH1: 19%, MSH2: 0%, p<0.0001). Strikingly, frameshift/truncating variants within the same gene caused earlier cancers and inferior outcomes (p<0.0001). The deleterious impact of MLH1/MSH2 persisted despite overall improvement in survival following surveillance and immunotherapy. CONCLUSION The extreme cancer burden and unique genomic landscape of CMMRD highlight the benefit of comprehensive assays in timely diagnosis focusing on specific genotypes to perform precision approaches toward surveillance and immunotherapy. These data will guide the management of children and emerging adult survivors of CMMRD.