Whole-exome sequencing is used to compare the mutational landscape of adenomas from three mouse models of non-small-cell lung cancer, induced either by exposure to carcinogens or by genetic mutation of Kras; the results reveal that the two types of tumour have different mutational profiles and adopt different routes to tumour development. Allan Balmain and colleagues use whole-exome sequencing to compare the mutational landscape of adenomas from three mouse models of non-small cell lung cancer, induced by exposure to the carcinogens methyl-nitrosourea (MNU) and urethane, or by genetic activation of Kras (KrasLA2). Although the MNU-induced and KrasLA2 tumours carried the same initiating Kras mutation, MNU tumours also carry numerous non-synonymous point mutations. At the same time, KrasLA2 tumours carried numerous copy number alterations. This suggests that carcinogen-induced and genetically engineered models adopt different routes to tumour development. The results argue for a major role of germline Kras status in mutation selection during initiation. Collectively, these data demonstrate the utility of carcinogen models for understanding the complex mutation spectra seen in human cancers. Next-generation sequencing of human tumours has refined our understanding of the mutational processes operative in cancer initiation and progression, yet major questions remain regarding the factors that induce driver mutations and the processes that shape mutation selection during tumorigenesis. Here we performed whole-exome sequencing on adenomas from three mouse models of non-small-cell lung cancer, which were induced either by exposure to carcinogens (methyl-nitrosourea (MNU) and urethane) or by genetic activation of Kras (KrasLA2). Although the MNU-induced tumours carried exactly the same initiating mutation in Kras as seen in the KrasLA2 model (G12D), MNU tumours had an average of 192 non-synonymous, somatic single-nucleotide variants, compared with only six in tumours from the KrasLA2 model. By contrast, the KrasLA2 tumours exhibited a significantly higher level of aneuploidy and copy number alterations compared with the carcinogen-induced tumours, suggesting that carcinogen-induced and genetically engineered models lead to tumour development through different routes. The wild-type allele of Kras has been shown to act as a tumour suppressor in mouse models of non-small-cell lung cancer. We demonstrate that urethane-induced tumours from wild-type mice carry mostly (94%) Kras Q61R mutations, whereas those from Kras heterozygous animals carry mostly (92%) Kras Q61L mutations, indicating a major role for germline Kras status in mutation selection during initiation. The exome-wide mutation spectra in carcinogen-induced tumours overwhelmingly display signatures of the initiating carcinogen, while adenocarcinomas acquire additional C > T mutations at CpG sites. These data provide a basis for understanding results from human tumour genome sequencing, which has identified two broad categories of tumours based on the relative frequency of single-nucleotide variations and copy number alterations1, and underline the importance of carcinogen models for understanding the complex mutation spectra seen in human cancers.

The KRAS oncogene is expressed as major KRAS4B and minor KRAS4A splice isoforms, the distinct functions of which in cancer are unknown. We demonstrate here that KRAS4A is enriched in cancer stem-like cells, and is activated by hypoxia, whereas KRAS4B is more widely expressed and responds to ER stress. Mice completely lacking either isoform are viable but resistant to lung cancer development, as are Kras4A/B double heterozygous mice expressing both isoforms, but in which splice regulation has been uncoupled. Splicing of KRAS4A, but not KRAS4B, in human tumor cells can be inhibited by treatment with the splice inhibitor indisulam, or by CRISPR/Cas inhibition of the RBM39 splicing complex. Our data suggest that control of KRAS4A/B splicing is a targetable vulnerability in KRAS mutant tumors.

2079 Background: Bizaxofusp (MDNA55) is designed to selectively deliver a potent toxin payload to tumor cells by targeting the IL-4 receptor (IL-4R) overexpressed by GBM, but not normal brain. Localized delivery of bizaxofusp minimizes risk of off-target toxicities and systemic exposure while eliciting effective tumor cell killing. Bizaxofusp was evaluated using convection-enhanced delivery in MDNA55-05 (NCT02858895), a single-arm, open-label, multi-center Ph2 study in nonresectable recurrent GBM (rGBM). Methods: The study population comprised of de novo IDH wild-type GBM patients with 1 st or 2 nd relapse that were non-resectable. Forty-four patients were administered a single treatment of bizaxofusp (range: 18-240 μg). The primary endpoint was OS; secondary endpoints were safety and tumor response. IL-4R expression in tumor biopsies was determined using a validated assay. OS was compared to an eligibility matched external control arm (emECA) of 81 contemporaneous rGBM subjects receiving standard of care. The emECA was further refined by propensity-score balancing (pbECA) to the bizaxofusp arm based on known prognostic factors, resulting in a weighted sample size of 40.8. OS was defined as time from relapse (to unify index date in both arms) or treatment start (for analysis of tumor response) to death/censor. Tumor response was assessed following RANO and mRANO criteria. Results: Bizaxofusp showed an acceptable safety profile at doses up to 240 μg. TRAEs were primarily neurological or aggravation of pre-existing neurological deficits associated with GBM and were manageable with standard measures. Results showed that IL-4R expression did not impact mOS except in patients receiving low doses of bizaxofusp. The bizaxofusp arm had significantly longer median OS (mOS) than contemporaneous emECA (12.4 vs 7.7 months; HR: 0.64, 95% CI 0.46-0.93; p = 0.02). Survival benefit was also evident when compared to the pbECA: (12.4 vs 7.2 months; HR: 0.72, 95% CI 0.46-1.1; p = 0.27). Patients with tumor control (SD or PR/CR, n=21) had significantly longer mOS than patients with tumor progression (n=23) (16.7 vs 8.5 months; HR = 0.5, 95% CI 0.27-0.9; p = 0.01). Among patients with tumor control who had pseudoprogression (PsP) per mRANO, mOS (22.8 months) was significantly longer than patients with tumor progression (HR: 0.49, 95% CI 0.25-0.98; p = 0.049). Conclusions: Bizaxofusp achieved significant OS benefit in patients with nonresectable rGBM compared to contemporaneous emECA. Patients who experienced tumor control, including those with PsP, showed significantly longer survival than patients with tumor progression. Phase 3 ready registrational trial will comprise a high dose bizaxofusp arm and a hybrid control arm with 1/3 randomized subjects and 2/3 pmECA. Clinical trial information: NCT02858895 .

Abstract Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor with a median overall survival (mOS) of 14 months. Treatment options are limited with no new approved therapies over the past 3 decades and no standard of care for a majority of patients (> 90%) who experience recurrence. GBM has a highly immune suppressive tumor microenvironment (TME) comprising of myeloid derived suppressor cells (MDSCs) and tumor associated macrophages (TAMs) that are capable of suppressing the activity of anti-cancer CD8+ T and NK cells. We have engineered highly selective IL-2 superkines (IL-2SK) that preferentially expand and activate CD8+ T and NK cells with limited effects on immune suppressive regulatory T cells (i.e., Tregs). MDNA11 is an IL-2SK -albumin fusion protein designed to increase half-life and promote tumor accumulation. MDNA223 is a bi-functional anti-PD1-IL-2SK designed to stimulate effector immune cells while preventing immune exhaustion. MDNA11 and MDNA223 extended survival of mice harboring orthotopic GBM tumors with accompanying increase in CD8+ T and NK cells within the TME. When patient-derived GBM tumor explants were treated with MDNA11 and MDNA223 ex vivo, there was clear evidence of activation among resident CD8+ T cells characterized by increased levels of intra-cellular Granzyme B responsible for tumor cell killing. There was also increased release of soluble Fas ligand and granulysin, consistent with an activated anti-tumor immune response within the TME. Ongoing studies include in depth immune profiling to further understand the mechanism of MDNA11 and MDNA223 in GBM as well as to test potential synergy with tumor targeting therapeutics and other treatment modalities capable of eliciting immunogenic cell death.