Significance In a few milliliters of blood from a cancer patient, one can isolate a few circulating tumor cells (CTCs). Originating from the primary tumor, CTCs seed metastases, which account for the majority of cancer-related deaths. We demonstrate the analyses of the whole genome of single CTCs, which are highly needed for personalized treatment. We discovered that copy number variations (CNVs), one of the major genomic variations, are specific to cancer types, reproducible from cell to cell, and even from patient to patient. We hypothesize that CNVs at certain genomic loci are selected for and lead to metastasis. Our work shows the prospect of noninvasive CTC-based cancer diagnostics.

Abstract T-cell receptor (TCR)–based biomarkers might predict patient response to immune checkpoint blockade (ICB) but need further exploration and validation for that use. We sequenced complementarity-determining region 3 of TCRβ chains isolated from PD-1+ CD8+ T cells to investigate its value for predicting the response to anti–programmed cell death 1 (PD-1)/PD-ligand 1 (PD-L1) therapy in patients with non–small cell lung cancer (NSCLC). Two independent patient cohorts (cohort A, n = 25; cohort B, n = 15) were used as discovery and validation sets, respectively. Pre- and post-ICB peripheral blood samples were collected. In cohort A, patients with high PD-1+ CD8+ TCR diversity before ICB treatment showed better response to ICB and progression-free survival (PFS) compared with patients with low diversity [6.4 months vs. 2.5 months, HR, 0.39; 95% confidence interval (CI), 0.17–0.94; P = 0.021]. The results were validated in cohort B. Pre-ICB PD-1+ CD8+ TCR diversity achieved an optimal Youden's index of 0.81 (sensitivity = 0.87 and specificity = 0.94) for differentiating the ICB response in the merged dataset (cohort A plus cohort B). Patients with increased PD-1+ CD8+ TCR clonality after ICB treatment had longer PFS (7.3 months vs. 2.6 months, HR, 0.26; 95% CI, 0.08–0.86; P = 0.002) than those with decreased clonality. Thus, TCR diversity and clonality in peripheral blood PD-1+ CD8+ T cells may serve as noninvasive predictors of patient response to ICB and survival outcomes in NSCLC.

Abstract Plasma cell-free DNA (cfDNA) methylation and fragmentation signatures have been shown to be valid biomarkers for blood-based cancer detection. However, conventional methylation sequencing assays are inapplicable for fragmentomic profiling due to bisulfite-induced DNA damage. Here using enzymatic conversion-based low-pass whole-methylome sequencing (WMS), we developed a novel approach to comprehensively interrogate the genome-wide plasma methylation, fragmentation, and copy number profiles for sensitive and noninvasive multi-cancer detection. With plasma WMS data from a clinical cohort comprising 497 healthy controls and 780 patients with both early- and advanced-stage cancers of the breast, colorectum, esophagus, stomach, liver, lung, or pancreas, genomic features including methylation, fragmentation size, copy number alteration, and fragment end motif were extracted individually and subsequently integrated to develop an ensemble cancer classifier, called THEMIS, using machine learning algorithms. THEMIS outperformed individual biomarkers for differentiating cancer patients of all seven types from healthy individuals and achieved a combined area under the curve value of 0.971 in the independent test cohort, translating to a sensitivity of 86% and early-stage (I and II) sensitivity of 77% at 99% specificity. In addition, we built a cancer signal origin classifier with true-positive cancer samples at 100% specificity based on methylation and fragmentation profiling of tissue-specific accessible regulatory elements, which localized cancer-like signal to a limited number of clinically informative sites with 66% accuracy. Overall, this proof-of-concept work demonstrates the feasibility of extracting and integrating multi-modal biomarkers from a single WMS run for noninvasive detection and localization of common cancers across stages.

Summary Immune checkpoint inhibitors (ICIs) are a breakthrough in oncology treatment, and studies of screening predictive biomarkers of ICIs are emerging. We developed a web server named IMPACT ( http://impact.brbiotech.com/ ) to thoroughly explore immunotherapeutic predictive or prognostic biomarkers. IMPACT contains a large dataset of 6,276 patients treated with ICIs and integrates 11 well-designed function modules, enabling an in-depth solution for biomarkers exploration. Compared with the existing tools, IMPACT was implemented with one exclusive module for interaction analysis and several optimized conventional functions for discovering novel biomarkers. Specifically, the interaction analysis of biomarker-treatment effect is essential to determine whether a biomarker is predictive and/or prognostic for ICIs. Moreover, several optimized functions allow complicated biomarker exploration, including customized selections of variant types in more detail, automatically screening meaningful co-mutations among multiple genes, and selecting cut-off values for gene expression biomarkers. In summary, IMPACT is a comprehensive analysis resource to facilitate biomarker research of ICIs.

8093 Background: SCLC is characterized by a high rate of proliferation and poor prognosis, and new therapies are urgently needed. B7-H3 is highly expressed in SCLC. HS-20093, a B7-H3-targeted antibody-drug conjugate (ADC), demonstrated antitumor activity in advanced solid tumors in the dose escalation part of ARTEMIS-001 study (Jie Wang et al., JCO, 2023) (NCT05276609). Here, we present results on the efficacy and safety of the expansion doses in patients (pts) with SCLC from phase 1a/b. Methods: ARTEMIS-001 study consisted of dose escalation (1a) and expansion (1b) part. Pts were treated with doses of 1.0 to 16.0 mg/kg HS-20093 every 3 weeks in dose escalation, and were treated with doses at 8.0 mg/kg and 10.0 mg/kg randomly in dose expansion. Pts with SCLC were required to have received prior platinum-based standard therapy. B7-H3 expression was retrospectively evaluated by IHC. Results: As of data cutoff November 30 th 2023, a total of 56 pts with extensive stage SCLC (ES-SCLC) were enrolled and received ≥1 dose of HS-20093 with doses at 8.0 mg/kg (n=31) or 10.0 mg/kg (n=25). Median prior lines of therapy was 2.0 (range: 1-6). All pts received platinum plus etoposide and 73.2% (41/56) received immunotherapy. Safety profile was consistent with previous reports. The most common grade≥3 treatment-related adverse events (≧10%) were neutropenia, leukopenia, lymphopenia, thrombocytopenia and anemia. Out of 56 pts, 52 pts were efficacy evaluable (8.0 mg/kg: 31 pts; 10.0 mg/kg: 21 pts). HS-20093 showed encouraging efficacy in relapsed ES-SCLC (Table). Tumor shrinkage in target lesions occurred in 96.2% (50/52) pts with a post-baseline scan. Deep response defined as tumor shrinkage ≥50% was obtained in 44.2% (23/52) pts. Median overall survival has not yet reached. Responses were observed regardless of B7-H3 expression. Pharmacokinetic (PK) showed approximately dose-proportional increase in exposure with a half-life of 3-7 days. PK profiles of total antibody and ADC were similar and exposure to payload was considerably low. Conclusions: HS-20093 demonstrated promising antitumor activity and manageable safety in pts with previously-treated SCLC. Phase 3 study is planned to compare the efficacy and safety of HS-20093 with standard-of-care chemotherapy in relapsed SCLC. Clinical trial information: NCT05276609 . [Table: see text]

Abstract Objective Methyl CpG‐binding protein 2 (MECP2) duplication syndrome is a rare X‐linked genomic disorder affecting predominantly males, which is usually manifested as epilepsy and autism spectrum disorder (ASD) comorbidity. The transgenic line MeCP2 Tg1 was used for mimicking MECP2 duplication syndrome and showed autism–epilepsy co‐occurrence. Previous works suggested that the excitatory/inhibitory (E/I) imbalance is a potential common mechanism for both epilepsy and ASD. The projection neurons and parvalbumin (PV) interneurons account for the majority of E/I balance in the hippocampus. Therefore, we explored how structural changes of projection and PV + neurons occur in the hippocampus of MeCP2 Tg1 mice and whether these morphological changes contribute to epilepsy susceptibility. Methods We used the interneuron Designer receptors exclusively activated by designer drugs mouse model to inhibit inhibitory neurons in the hippocampus to verify the epilepsy susceptibility of MeCP2 Tg1 (FVB, an inbred strain named as sensitivity to Friend leukemia virus) mice. Electroencephalograms were recorded for the definition of seizure. We performed retro‐orbital injection of virus in MeCP2 Tg1 (FVB):CaMKIIα‐Cre (C57BL/6) mice or MeCP2 Tg1 :PV‐Cre (C57BL/6) mice and their littermate controls to specifically label projection and PV + neurons for structural analysis. Results Epilepsy susceptibility was increased in MeCP2 Tg1 mice. There was a reduced number of PV neurons and reduced dendritic complexity in the hippocampus of MeCP2 Tg1 mice. The dendritic complexity in MeCP2 Tg1 mice was increased compared to wild‐type mice, and total dendritic spine density in dentate gyrus of MeCP2 Tg1 mice was also increased. Total dendritic spine density was increased in CA1 of MeCP2 Tg1 mice. Significance Overexpression of MeCP2 may disrupt crucial signaling pathways, resulting in decreased dendritic complexity of PV interneurons and increased dendritic spine density of projection neurons. This reciprocal modulation of excitatory and inhibitory neuronal structures associated with MeCP2 implies its significance as a potential target in the development of epilepsy and offers a novel perspective on the co‐occurrence of autism and epilepsy.