We studied the effects of adoptive immunotherapy with lymphokine-activated killer (LAK) cells plus interleukin-2 or therapy with high-dose interleukin-2 alone in 157 patients with metastatic cancer for whom standard therapy had proved ineffective or no standard effective treatment was available. One hundred eight patients were treated with 127 courses of LAK cells plus interleukin-2, and 49 patients were treated with 53 courses of high-dose interleukin-2 alone. Of 106 evaluable patients receiving LAK cells plus interleukin-2, 8 had complete responses, 15 had partial responses, and 10 had minor responses. The median duration of response was 10 months among those with complete responses and 6 months among those with partial responses; the patient with the longest complete response was still in remission 22 months after treatment. Of 46 evaluable patients treated with high-dose interleukin-2 alone, 1 had a complete response (remission greater than 4 months), 5 had partial responses (2, greater than 3, greater than 5, 7, and greater than 11 months), and 1 had a minor response. Seven of the total of nine complete responses still remain in remission. Hypotension, weight gain, oliguria, and elevation of bilirubin and creatinine levels were common, but these side effects resolved promptly after interleukin-2 administration was stopped. There have been four treatment-related deaths among these 157 patients. This immunotherapeutic approach can result in marked tumor regression in some patients for whom no other effective therapy is available at present. Determining its ultimate role in cancer therapy awaits further attempts to increase the therapeutic efficacy of treatment and decrease its toxicity and complexity.

Mutational inactivation and allelic loss of the von Hippel-Lindau (VHL) gene appear to be causal events for the majority of spontaneous clear-cell renal carcinomas. We now show that hypermethylation of a normally unmethylated CpG island in the 5' region provides another potentially important mechanism for inactivation of the VHL gene in a significant portion of these cancers. This hypermethylation was found in 5 of 26 (19%) tumors examined. Four of these had lost one copy of VHL while one retained two heavily methylated alleles. Four of the tumors with VHL hypermethylation had no detectable mutations, whereas one had a missense mutation in addition to hypermethylation of the single retained allele. As would be predicted for the consequence of methylation in this 5' CpG island, none of the 5 tumors expressed the VHL gene. In contrast, normal kidney and all tumors examined with inactivating VHL gene mutations but no CpG island methylation had expression. In a renal cell culture line, treatment with 5-aza-2'-deoxycytidine resulted in reexpression of the VHL gene. These findings suggest that aberrant methylation of CpG islands may participate in the tumor-suppressor gene inactivations which initiate or cause progression of common human cancers.

Targeted magnetic resonance (MR)/ultrasound fusion prostate biopsy has been shown to detect prostate cancer. The implications of targeted biopsy alone vs standard extended-sextant biopsy or the 2 modalities combined are not well understood.To assess targeted vs standard biopsy and the 2 approaches combined for the diagnosis of intermediate- to high-risk prostate cancer.Prospective cohort study of 1003 men undergoing both targeted and standard biopsy concurrently from 2007 through 2014 at the National Cancer Institute in the United States. Patients were referred for elevated level of prostate-specific antigen (PSA) or abnormal digital rectal examination results, often with prior negative biopsy results. Risk categorization was compared among targeted and standard biopsy and, when available, whole-gland pathology after prostatectomy as the "gold standard."Patients underwent multiparametric prostate magnetic resonance imaging to identify regions of prostate cancer suspicion followed by targeted MR/ultrasound fusion biopsy and concurrent standard biopsy.The primary objective was to compare targeted and standard biopsy approaches for detection of high-risk prostate cancer (Gleason score ≥ 4 + 3); secondary end points focused on detection of low-risk prostate cancer (Gleason score 3 + 3 or low-volume 3 + 4) and the biopsy ability to predict whole-gland pathology at prostatectomy.Targeted MR/ultrasound fusion biopsy diagnosed 461 prostate cancer cases, and standard biopsy diagnosed 469 cases. There was exact agreement between targeted and standard biopsy in 690 men (69%) undergoing biopsy. Targeted biopsy diagnosed 30% more high-risk cancers vs standard biopsy (173 vs 122 cases, P < .001) and 17% fewer low-risk cancers (213 vs 258 cases, P < .001). When standard biopsy cores were combined with the targeted approach, an additional 103 cases (22%) of mostly low-risk prostate cancer were diagnosed (83% low risk, 12% intermediate risk, and 5% high risk). The predictive ability of targeted biopsy for differentiating low-risk from intermediate- and high-risk disease in 170 men with whole-gland pathology after prostatectomy was greater than that of standard biopsy or the 2 approaches combined (area under the curve, 0.73, 0.59, and 0.67, respectively; P < .05 for all comparisons).Among men undergoing biopsy for suspected prostate cancer, targeted MR/ultrasound fusion biopsy, compared with standard extended-sextant ultrasound-guided biopsy, was associated with increased detection of high-risk prostate cancer and decreased detection of low-risk prostate cancer. Future studies will be needed to assess the ultimate clinical implications of targeted biopsy.clinicaltrials.gov Identifier: NCT00102544.

Tumour cells with defective mitochondria are found to use glutamine-dependent reductive carboxylation, rather than oxidative metabolism, as the major pathway of citrate and lipid formation. Oxidative metabolism of glucose has long been considered to be the major provider of carbon for lipid synthesis in animal cells. Two papers in this issue of Nature demonstrate that reductive carboxylation of glutamine is an alternative. Metallo et al. show that various normal and cancerous human cell lines proliferating in hypoxic conditions produce the acetyl-coenzyme A required as a precursor for fatty acid synthesis by the reductive metabolism of glutamine-derived α-ketoglutarate through a pathway requiring isocitrate dehydrogenase 1. Mullen et al. show that tumour cells with defective mitochondria use glutamine-dependent reductive carboxylation as the major pathway of citrate formation. As well as adding a new dimension to our understanding of cell carbohydrate metabolism, this work suggests that there may be potential therapeutic targets along the reductive carboxylation and glutamine catabolic pathways that could prevent hypoxic tumour growth. Mitochondrial metabolism provides precursors to build macromolecules in growing cancer cells1,2. In normally functioning tumour cell mitochondria, oxidative metabolism of glucose- and glutamine-derived carbon produces citrate and acetyl-coenzyme A for lipid synthesis, which is required for tumorigenesis3. Yet some tumours harbour mutations in the citric acid cycle (CAC) or electron transport chain (ETC) that disable normal oxidative mitochondrial function4,5,6,7, and it is unknown how cells from such tumours generate precursors for macromolecular synthesis. Here we show that tumour cells with defective mitochondria use glutamine-dependent reductive carboxylation rather than oxidative metabolism as the major pathway of citrate formation. This pathway uses mitochondrial and cytosolic isoforms of NADP+/NADPH-dependent isocitrate dehydrogenase, and subsequent metabolism of glutamine-derived citrate provides both the acetyl-coenzyme A for lipid synthesis and the four-carbon intermediates needed to produce the remaining CAC metabolites and related macromolecular precursors. This reductive, glutamine-dependent pathway is the dominant mode of metabolism in rapidly growing malignant cells containing mutations in complex I or complex III of the ETC, in patient-derived renal carcinoma cells with mutations in fumarate hydratase, and in cells with normal mitochondria subjected to acute pharmacological ETC inhibition. Our findings reveal the novel induction of a versatile glutamine-dependent pathway that reverses many of the reactions of the canonical CAC, supports tumour cell growth, and explains how cells generate pools of CAC intermediates in the face of impaired mitochondrial metabolism.

Papillary renal-cell carcinoma, which accounts for 15 to 20% of renal-cell carcinomas, is a heterogeneous disease that consists of various types of renal cancer, including tumors with indolent, multifocal presentation and solitary tumors with an aggressive, highly lethal phenotype. Little is known about the genetic basis of sporadic papillary renal-cell carcinoma, and no effective forms of therapy for advanced disease exist.

ContextDiagnosis of pheochromocytoma depends on biochemical evidence of catecholamine production by the tumor. However, the best test to establish the diagnosis has not been determined.ObjectiveTo determine the biochemical test or combination of tests that provides the best method for diagnosis of pheochromocytoma.Design, Setting, and ParticipantsMulticenter cohort study of patients tested for pheochromocytoma at 4 referral centers between 1994 and 2001. The analysis included 214 patients in whom the diagnosis of pheochromocytoma was confirmed and 644 patients who were determined to not have the tumor.Main Outcome MeasuresTest sensitivity and specificity, receiver operating characteristic curves, and positive and negative predictive values at different pretest prevalences using plasma free metanephrines, plasma catecholamines, urinary catecholamines, urinary total and fractionated metanephrines, and urinary vanillylmandelic acid.ResultsSensitivities of plasma free metanephrines (99% [95% confidence interval {CI}, 96%-100%]) and urinary fractionated metanephrines (97% [95% CI, 92%-99%]) were higher than those for plasma catecholamines (84% [95% CI, 78%-89%]), urinary catecholamines (86% [95% CI, 80%-91%]), urinary total metanephrines (77% [95% CI, 68%-85%]), and urinary vanillylmandelic acid (64% [95% CI, 55%-71%]). Specificity was highest for urinary vanillylmandelic acid (95% [95% CI, 93%-97%]) and urinary total metanephrines (93% [95% CI, 89%-97%]); intermediate for plasma free metanephrines (89% [95% CI, 87%-92%]), urinary catecholamines (88% [95% CI, 85%-91%]), and plasma catecholamines (81% [95% CI, 78%-84%]); and lowest for urinary fractionated metanephrines (69% [95% CI, 64%-72%]). Sensitivity and specificity values at different upper reference limits were highest for plasma free metanephrines using receiver operating characteristic curves. Combining different tests did not improve the diagnostic yield beyond that of a single test of plasma free metanephrines.ConclusionPlasma free metanephrines provide the best test for excluding or confirming pheochromocytoma and should be the test of first choice for diagnosis of the tumor.

Since allogeneic stem-cell transplantation can induce curative graft-versus-leukemia reactions in patients with hematologic cancers, we sought to induce analogous graft-versus-tumor effects in patients with metastatic renal-cell carcinoma by means of nonmyeloablative allogeneic peripheral-blood stem-cell transplantation.

We have administered 1039 courses of high-dose interleukin-2 (IL-2) to 652 cancer patients. Five hundred ninety-six patients had metastatic cancer that either had failed standard effective therapies or had disease for which no standard effective therapy existed, and 56 patients were treated in the absence of evaluable disease in the adjuvant setting. IL-2 was administered either alone (155 patients) or in conjunction with activated immune cells such as lymphokine activated killer (LAK) cells (214 patients) or tumor infiltrating lymphocytes (TIL) (66 patients), with other cytokines such as alpha interferon (a-IFN)(128 patients) or tumor necrosis factor (TNF)(38 patients), with monoclonal antibodies (32 patients), or with the chemotherapeutic agent cyclophosphamide (19 patients). Initial results with the treatment of high-dose IL-2 alone or in conjunction with LAK cells have indicated that objective regressions of cancer can be achieved in 20% to 35% of patients with selected advanced metastatic cancers. Although most responses have been seen in patients with metastatic renal cell cancer, melanoma, colorectal cancer, and non-Hodgkin's lymphoma, many histologic types of cancer have not been treated in significant numbers. These regressions can be durable; of 18 patients achieving a complete response, ten have not experienced recurrence at intervals from 18 to 52 months. Although combinations of IL-2 with TNF do not appear to result in increased responses, there is a suggestion in our initial phase I studies that the combination of a-IFN and IL-2 is more effective than the administration of cytokine alone and this combination deserves further study. Similarly the adoptive transfer of TIL in conjunction with IL-2 also appears to be more effective than the use of IL-2 alone. The toxic side effects in patients treated with high-dose IL-2 are presented and include malaise, nausea and vomiting, hypotension, fluid retention, and organ dysfunction. Treatment-related deaths were seen in 1% of all treatment courses and in 1.5% of patients. These studies demonstrate that a purely immunologic manipulation can mediate the regression of advanced cancers in selected patients and may provide a base for the development of practical, effective biologic treatments for some cancer patients.

Individuals with hemizygous germline fumarate hydratase (FH) mutations are predisposed to renal cancer. These tumors predominantly exhibit functional inactivation of the remaining wild-type allele, implicating FH inactivation as a tumor-promoting event. Hypoxia-inducible factors are expressed in many cancers and are increased in clear cell renal carcinomas. Under normoxia, the HIFs are labile due to VHL-dependent proteasomal degradation, but stabilization occurs under hypoxia due to inactivation of HIF prolyl hydroxylase (HPH), which prevents HIF hydroxylation and VHL recognition. We demonstrate that FH inhibition, together with elevated intracellular fumarate, coincides with HIF upregulation. Further, we show that fumarate acts as a competitive inhibitor of HPH. These data delineate a novel fumarate-dependent pathway for regulating HPH activity and HIF protein levels.