PURPOSE In KEYNOTE-189, first-line pembrolizumab plus pemetrexed-platinum significantly improved overall survival (OS) and progression-free survival (PFS) compared with placebo plus pemetrexed-platinum in patients with metastatic nonsquamous non‒small-cell lung cancer (NSCLC), irrespective of tumor programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression. We report an updated analysis from KEYNOTE-189 (ClinicalTrials.gov: NCT02578680 ). METHODS Patients were randomly assigned (2:1) to receive pemetrexed and platinum plus pembrolizumab (n = 410) or placebo (n = 206) every 3 weeks for 4 cycles, then pemetrexed maintenance plus pembrolizumab or placebo for up to a total of 35 cycles. Eligible patients with disease progression in the placebo-combination group could cross over to pembrolizumab monotherapy. Response was assessed per RECIST (version 1.1) by central review. No alpha was assigned to this updated analysis. RESULTS As of September 21, 2018 (median follow-up, 23.1 months), the updated median (95% CI) OS was 22.0 (19.5 to 25.2) months in the pembrolizumab-combination group versus 10.7 (8.7 to 13.6) months in the placebo-combination group (hazard ratio [HR], 0.56; 95% CI, 0.45 to 0.70]). Median (95% CI) PFS was 9.0 (8.1 to 9.9) months and 4.9 (4.7 to 5.5) months, respectively (HR, 0.48; 95% CI, 0.40 to 0.58). Median (95% CI) time from randomization to objective tumor progression on next-line treatment or death from any cause, whichever occurred first (progression-free-survival-2; PFS-2) was 17.0 (15.1 to 19.4) months and 9.0 (7.6 to 10.4) months, respectively (HR, 0.49; 95% CI, 0.40 to 0.59). OS and PFS benefits with pembrolizumab were observed regardless of PD-L1 expression or presence of liver/brain metastases. Incidence of grade 3-5 adverse events was similar in the pembrolizumab-combination (71.9%) and placebo-combination (66.8%) groups. CONCLUSION First-line pembrolizumab plus pemetrexed-platinum continued to demonstrate substantially improved OS and PFS in metastatic nonsquamous NSCLC, regardless of PD-L1 expression or liver/brain metastases, with manageable safety and tolerability.

Among patients with resectable early-stage non-small-cell lung cancer (NSCLC), a perioperative approach that includes both neoadjuvant and adjuvant immune checkpoint inhibition may provide benefit beyond either approach alone.We conducted a randomized, double-blind, phase 3 trial to evaluate perioperative pembrolizumab in patients with early-stage NSCLC. Participants with resectable stage II, IIIA, or IIIB (N2 stage) NSCLC were assigned in a 1:1 ratio to receive neoadjuvant pembrolizumab (200 mg) or placebo once every 3 weeks, each of which was given with cisplatin-based chemotherapy for 4 cycles, followed by surgery and adjuvant pembrolizumab (200 mg) or placebo once every 3 weeks for up to 13 cycles. The dual primary end points were event-free survival (the time from randomization to the first occurrence of local progression that precluded the planned surgery, unresectable tumor, progression or recurrence, or death) and overall survival. Secondary end points included major pathological response, pathological complete response, and safety.A total of 397 participants were assigned to the pembrolizumab group, and 400 to the placebo group. At the prespecified first interim analysis, the median follow-up was 25.2 months. Event-free survival at 24 months was 62.4% in the pembrolizumab group and 40.6% in the placebo group (hazard ratio for progression, recurrence, or death, 0.58; 95% confidence interval [CI], 0.46 to 0.72; P<0.001). The estimated 24-month overall survival was 80.9% in the pembrolizumab group and 77.6% in the placebo group (P = 0.02, which did not meet the significance criterion). A major pathological response occurred in 30.2% of the participants in the pembrolizumab group and in 11.0% of those in the placebo group (difference, 19.2 percentage points; 95% CI, 13.9 to 24.7; P<0.0001; threshold, P = 0.0001), and a pathological complete response occurred in 18.1% and 4.0%, respectively (difference, 14.2 percentage points; 95% CI, 10.1 to 18.7; P<0.0001; threshold, P = 0.0001). Across all treatment phases, 44.9% of the participants in the pembrolizumab group and 37.3% of those in the placebo group had treatment-related adverse events of grade 3 or higher, including 1.0% and 0.8%, respectively, who had grade 5 events.Among patients with resectable, early-stage NSCLC, neoadjuvant pembrolizumab plus chemotherapy followed by resection and adjuvant pembrolizumab significantly improved event-free survival, major pathological response, and pathological complete response as compared with neoadjuvant chemotherapy alone followed by surgery. Overall survival did not differ significantly between the groups in this analysis. (Funded by Merck Sharp and Dohme; KEYNOTE-671 ClinicalTrials.gov number, NCT03425643.).

ABSTRACT Background Bone marrow (BM) adipose tissue (BMAT) has been shown to be vital for regulating metabolism and maintaining skeletal homeostasis in the marrow niche. As a reflection of BM remodeling, BMAT is highly responsive to nutrient fluctuations, hormonal changes and metabolic disturbances such as obesity and diabetes mellitus. Expansion of BMAT has also been strongly associated with bone loss in mice and humans. However, the regulation of BM plasticity remains poorly understood, as does the mechanism that links changes in marrow adiposity with bone remodeling. Methods Using C57BL/6 mice as a model, we employed the bone-protected PPARγ constitutive deacetylation (2KR), Adipsin, and its downstream effector, C3, knockout mice. These mice were challenged to thiazolidinedione treatment, calorie restriction, or aging in order to induce bone loss and MAT expansion. Analysis of bone density and marrow adiposity was performed using a μCT scanner and by RNA analysis to assess adipocyte and osteoblast markers. For in vitro studies, primary bone marrow stromal cells (BMSCs) were isolated and subjected to osteoblastogenic or adipogenic differentiation or chemical treatment followed by morphological and molecular analyses. Clinical data was obtained from samples of a previous clinical trial of fasting and high calorie diet in healthy human volunteers. Results We have shown that Adipsin is the most up-regulated adipokine during BMAT expansion in mice and humans, in a PPARγ acetylation-dependent manner. Ablation of Adipsin in mice specifically inhibited BMAT expansion but not peripheral adipose depots, and improved bone mass during calorie restriction, thiazolidinedione treatment, and aging. These effects were mediated through its downstream effector, complement component C3, to prime common progenitor cells toward adipogenesis rather than osteoblastogenesis through inhibiting Wnt/β- catenin signaling. Conclusions Adipsin promotes new adipocyte formation and affects skeletal remodeling in the BM niche. Our study reveals a novel mechanism whereby the BM sustains its own plasticity through paracrine and endocrine actions of a unique adipokine. Funding This work was supported by the National Institutes of Health T32DK007328 (NA), F31DK124926 (NA), R01DK121140 (JCL), R01AR068970 (BZ), R01AR071463 (BZ), R01DK112943 (LQ), and P01HL087123 (LQ).

Abstract Molecular switching plays a critical role in biological and displaying systems. Here we demonstrate the first use of peptides to operate molecular switches of donor-acceptor Stenhouse adducts (DASAs), a series of negative photochromes that are highly promising for applications ranging from smart material to biological systems. Fluorescence imaging proved Aβ40 species could make SHA-2 more stable in the linear configuration than without peptide and decrease the rate of molecular switching. According to molecular dynamics simulation, SHA-2 bound to protein resulted in substantial changes in the tertiary structure of Aβ40 monomer with the region of Glu22-Ala30 partially unfolded and being more exposed to water. This structural change is likely to impede the aggregation of Aβ40, as evidenced by fluorescence and ProteoStat ® aggresome detection experiments. SHA-2 is able to inhibit the aggregation of Aβ40 by producing the off-pathway structures. These results open ample opportunities for optically addressable potential widely apply DASAs in the biological system based on this peptides-tailor process.

PET imaging is a widely applicable but a very expensive technology. Strategies that can significantly reduce the high cost of PET imaging are highly desirable both for research and commercialization. On-site synthesis is one important contributor to the high cost. In this report, we demonstrated the feasibility of a synthesis-free method for PET imaging of brown adipose tissue (BAT) and translocator protein 18kDa (TSPO) via a combination of Disulfiram, an FDA approved drug for alcoholism, and 64CuCl2 (termed 64Cu-Dis). Our blocking studies, Western blot, and tissue histological imaging suggested that the observed BAT contrast was due to 64Cu-Dis binding to TSPO, which was further confirmed as a specific biomarker for BAT imaging using [18F]-F-DPA, a TSPO-specific PET tracer. Our studies, for the first time, demonstrated that TSPO could serve as a potential imaging biomarker for BAT. Furthermore, since imaging contrast obtained with both 64Cu-Dis and [18F]-F-DPA was not dependent on BAT activation, these agents could be used for reliably imaging BAT mass. Additional value of our synthesis-free approach could be applied to imaging TSPO in other tissues as it is an established biomarker of neuro-inflammation in activated microglia and plays a role in immune response, steroid synthesis, and apoptosis. Although here we applied 64Cu-Dis for a synthesis-free PET imaging of BAT, we believe that our strategy could be extended to other targets while significantly reducing the cost of PET imaging.

The interaction between an antibody and its epitope has been daily utilized in various biological studies; however it has been rarely explored whether small molecules can alter the interaction. We discovered that small molecules could alter/edit surface properties of amyloid beta (Aβ) epitopes, and consequently inhibit or enhance corresponding antibody recognition. Remarkably, this editing effect could generate functional changes including protein aggregation behaviors, cell cytokine secreting and in vivo microglia activation. According to this discovery, we proposed a screen platform based on epitope editing for drug discovery (SPEED). With a small library of compounds, we validated that SPEED could be used to seek new leads for Aβ species. We also demonstrated that this platform could potentially be extended to other targets including tau protein and PD-L1 protein. The SPEED is a simple, fast and label-free screening method. We believe that the SPEED strategy could be universally applicable for seeking and validating drug candidates and imaging ligands.

Reduction of the production of amyloid beta (Aβ) species has been intensively investigated as potential therapeutic approaches for Alzheimer’s disease (AD). However, the degradation of Aβ species, another potential beneficial approach, has been far less explored. In this study, we discovered that ceruloplasmin (CP), an important multi-copper oxidase (MCO) in human blood, could degrade Aβ peptides. We also found that the presence of Vitamin C could enhance the degrading effect in a concentration-dependent manner. We then validated the CP-Aβ interaction using total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy, fluorescence photometer, and fluorescence polarization measurement. Based on the above discovery, we hypothesized that other MCOs had similar Aβ-degrading functions. Indeed, we found that other MCOs could induce Aβ degradation as well. Remarkably, we revealed that ascorbate oxidase (AO) had the strongest degrading effect among the tested MCOs. Using induced pluripotent stem (iPS) neuron cells, we observed that AO could rescue neuron toxicity which induced by Aβ oligomers. In addition, our electrophysiological analysis with brain slices suggested that AO could prevent an Aβ-induced deficit in synaptic transmission in the hippocampus. To the best of our knowledge, our report is the first to demonstrate that MCOs have a degrading function for peptides/proteins. Further investigations are warranted to explore the possible benefits of MCOs for future AD treatment.

Abstract Bioluminescence imaging has changed daily practice in preclinical research of cancers and other diseases in the last decades; however, it has been rarely applied in preclinical research of Alzheimer’s disease (AD). In this report, we demonstrated that bioluminescence imaging could be used to report the levels of amyloid beta (Aβ) species in vivo. We hypothesized that AkaLumine, a newly discovered substrate for luciferase, could bind to Aβ aggregates and plaques. We further speculated that the Aβ species have the reservoir capacity to sequester and release AkaLumine to control the bioluminescence intensity, which could be used to report the levels of Aβs. Our hypotheses have been validated via in vitro solution tests, mimic studies with brain tissues and mice, two-photon imaging with AD mice, and in vivo bioluminescence imaging using transgenic AD mice that were virally transduced with aka Luciferase (AkaLuc), a new luciferase that generates bioluminescence in the near infrared window. As expected, compared to the control group, we observed that the Aβ group showed lower bioluminescence intensity due to AkaLumine sequestering at early time points, while higher intensity due to AkaLumine releasing at later time points. Lastly, we demonstrated that this method could be used to monitor AD progression and therapeutic effectiveness of avagacestat, a well-studied gamma-secretase inhibitor. Importantly, a good correlation (R 2 = 0.81) was established between in vivo bioluminescence signals and Aβ burdens of the tested AD mice. We believe that our approach can be easily implemented into daily imaging experiments and has tremendous potential to change daily practice of preclinical AD research.