Purpose Evolving treatments, disease phenotypes, and biology, together with a changing drug development environment, have created the need to revise castration-resistant prostate cancer (CRPC) clinical trial recommendations to succeed those from prior Prostate Cancer Clinical Trials Working Groups. Methods An international expert committee of prostate cancer clinical investigators (the Prostate Cancer Clinical Trials Working Group 3 [PCWG3]) was reconvened and expanded and met in 2012-2015 to formulate updated criteria on the basis of emerging trial data and validation studies of the Prostate Cancer Clinical Trials Working Group 2 recommendations. Results PCWG3 recommends that baseline patient assessment include tumor histology, detailed records of prior systemic treatments and responses, and a detailed reporting of disease subtypes based on an anatomic pattern of metastatic spread. New recommendations for trial outcome measures include the time to event end point of symptomatic skeletal events, as well as time to first metastasis and time to progression for trials in the nonmetastatic CRPC state. PCWG3 introduces the concept of no longer clinically benefiting to underscore the distinction between first evidence of progression and the clinical need to terminate or change treatment, and the importance of documenting progression in existing lesions as distinct from the development of new lesions. Serial biologic profiling using tumor samples from biopsies, blood-based diagnostics, and/or imaging is also recommended to gain insight into mechanisms of resistance and to identify predictive biomarkers of sensitivity for use in prospective trials. Conclusion PCWG3 moves drug development closer to unmet needs in clinical practice by focusing on disease manifestations most likely to affect prognosis adversely for therapeutics tested in both nonmetastatic and metastatic CRPC populations. Consultation with regulatory authorities is recommended if a trial is intended to seek support for drug approval.

Purpose Cabozantinib (XL184) is an orally bioavailable tyrosine kinase inhibitor with activity against MET and vascular endothelial growth factor receptor 2. We evaluated the activity of cabozantinib in patients with castration-resistant prostate cancer (CRPC) in a phase II randomized discontinuation trial with an expansion cohort. Patients and Methods Patients received 100 mg of cabozantinib daily. Those with stable disease per RECIST at 12 weeks were randomly assigned to cabozantinib or placebo. Primary end points were objective response rate at 12 weeks and progression-free survival (PFS) after random assignment. Results One hundred seventy-one men with CRPC were enrolled. Random assignment was halted early based on the observed activity of cabozantinib. Seventy-two percent of patients had regression in soft tissue lesions, whereas 68% of evaluable patients had improvement on bone scan, including complete resolution in 12%. The objective response rate at 12 weeks was 5%, with stable disease in 75% of patients. Thirty-one patients with stable disease at week 12 were randomly assigned. Median PFS was 23.9 weeks (95% CI, 10.7 to 62.4 weeks) with cabozantinib and 5.9 weeks (95% CI, 5.4 to 6.6 weeks) with placebo (hazard ratio, 0.12; P < .001). Serum total alkaline phosphatase and plasma cross-linked C-terminal telopeptide of type I collagen were reduced by ≥ 50% in 57% of evaluable patients. On retrospective review, bone pain improved in 67% of evaluable patients, with a decrease in narcotic use in 56%. The most common grade 3 adverse events were fatigue (16%), hypertension (12%), and hand-foot syndrome (8%). Conclusion Cabozantinib has clinical activity in men with CRPC, including reduction of soft tissue lesions, improvement in PFS, resolution of bone scans, and reductions in bone turnover markers, pain, and narcotic use.

Abstract Purpose: Clinical features characteristic of small-cell prostate carcinoma (SCPC), “anaplastic,” often emerge during the progression of prostate cancer. We sought to determine the efficacy of platinum-based chemotherapy in patients meeting at least one of seven prospectively defined “anaplastic” clinical criteria, including exclusive visceral or predominantly lytic bone metastases, bulky tumor masses, low prostate-specific antigen levels relative to tumor burden, or short response to androgen deprivation therapy. Experimental Design: A 120-patient phase II trial of first-line carboplatin and docetaxel (CD) and second-line etoposide and cisplatin (EP) was designed to provide reliable clinical response estimates under a Bayesian probability model with early stopping rules in place for futility and toxicity. Results: Seventy-four of 113 (65.4%) and 24 of 71 (33.8%) were progression free after four cycles of CD and EP, respectively. Median overall survival (OS) was 16 months [95% confidence interval (CI), 13.6–19.0 months]. Of the seven “anaplastic” criteria, bulky tumor mass was significantly associated with poor outcome. Lactic acid dehydrogenase strongly predicted for OS and rapid progression. Serum carcinoembryonic antigen (CEA) concentration strongly predicted OS but not rapid progression. Neuroendocrine markers did not predict outcome or response to therapy. Conclusion: Our findings support the hypothesis that patients with “anaplastic” prostate cancer are a recognizable subset characterized by a high response rate of short duration to platinum-containing chemotherapies, similar to SCPC. Our results suggest that CEA is useful for selecting therapy in men with castration-resistant prostate cancer and consolidative therapies to bulky high-grade tumor masses should be considered in this patient population. Clin Cancer Res; 19(13); 3621–30. ©2013 AACR.

Androgen receptor inhibition induces a “BRCAness” state that may be exploited with PARP inhibitors in patients with advanced prostate cancer.

Abstract Purpose: Morphologically heterogeneous prostate cancers that behave clinically like small-cell prostate cancers (SCPC) share their chemotherapy responsiveness. We asked whether these clinically defined, morphologically diverse, “aggressive variant prostate cancer (AVPC)” also share molecular features with SCPC. Experimental Design: Fifty-nine prostate cancer samples from 40 clinical trial participants meeting AVPC criteria, and 8 patient-tumor derived xenografts (PDX) from 6 of them, were stained for markers aberrantly expressed in SCPC. DNA from 36 and 8 PDX was analyzed by Oncoscan for copy number gains (CNG) and losses (CNL). We used the AVPC PDX to expand observations and referenced publicly available datasets to arrive at a candidate molecular signature for the AVPC. Results: Irrespective of morphology, Ki67 and Tp53 stained ≥10% cells in 80% and 41% of samples, respectively. RB1 stained &lt;10% cells in 61% of samples and AR in 36%. MYC (surrogate for 8q) CNG and RB1 CNL showed in 54% of 44 samples each and PTEN CNL in 48%. All but 1 of 8 PDX bore Tp53 missense mutations. RB1 CNL was the strongest discriminator between unselected castration-resistant prostate cancer (CRPC) and the AVPC. Combined alterations in RB1, Tp53, and/or PTEN were more frequent in the AVPC than in unselected CRPC and in The Cancer Genome Atlas samples. Conclusions: Clinically defined AVPC share molecular features with SCPC and are characterized by combined alterations in RB1, Tp53, and/or PTEN. Clin Cancer Res; 22(6); 1520–30. ©2015 AACR.

Purpose To determine whether cotargeting poly (ADP-ribose) polymerase-1 plus androgen receptor is superior to androgen receptor inhibition in metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) and whether ETS fusions predict response. Patients and Methods Patients underwent metastatic site biopsy and were stratified by ETS status and randomly assigned to abiraterone plus prednisone without (arm A) or with veliparib (arm B). Primary objectives were: confirmed prostate-specific antigen (PSA) response rate (RR) and whether ETS fusions predicted response. Secondary objectives were: safety, measurable disease RR (mRR), progression-free survival (PFS), and molecular biomarker analysis. A total of 148 patients were randomly assigned to detect a 20% PSA RR improvement. Results A total of 148 patients with mCRPC were randomly assigned: arm A, n = 72; arm B, n = 76. There were no differences in PSA RR (63.9% v 72.4%; P = .27), mRR (45.0% v 52.2%; P = .51), or median PFS (10.1 v 11 months; P = .99). ETS fusions did not predict response. Exploratory analysis of tumor sequencing (80 patients) revealed: 41 patients (51%) were ETS positive, 20 (25%) had DNA-damage repair defect (DRD), 41 (51%) had AR amplification or copy gain, 34 (43%) had PTEN mutation, 33 (41%) had TP53 mutation, 39 (49%) had PIK3CA pathway activation, and 12 (15%) had WNT pathway alteration. Patients with DRD had significantly higher PSA RR (90% v 56.7%; P = .007) and mRR (87.5% v 38.6%; P = .001), PSA decline ≥ 90% (75% v 25%; P = .001), and longer median PFS (14.5 v 8.1 months; P = .025) versus those with wild-type tumors. Median PFS was longer in patients with normal PTEN (13.5 v 6.7 months; P = .02), TP53 (13.5 v 7.7 months; P = .01), and PIK3CA (13.8 v 8.3 months; P = .03) versus those with mutation or activation. In multivariable analysis adjusting for clinical covariates, DRD association with PFS remained significant. Conclusion Veliparib and ETS status did not affect response. Exploratory analysis identified a novel DRD association with mCRPC outcomes.

Abstract Metastatic prostate cancer (PCa) in bone induces bone-forming lesions that contribute to progression and therapy resistance. Currently strategies targeting PCa-induced bone formation are lacking. We previously showed that PCa-induced bone originates from endothelial cells (EC) that have undergone endothelial-to-osteoblast (EC-to-OSB) transition in response to tumor-secreted BMP4. Here, we show that activation of retinoic acid receptor (RAR) inhibits EC-to-OSB transition and reduces PCa-induced bone formation. We found that palovarotene, a RARγ agonist being tested for heterotopic ossification in fibrodysplasia ossificans progressiva, inhibited EC-to-OSB transition and osteoblast mineralization in vitro , and decreased tumor-induced bone formation and tumor growth in several osteogenic PCa models. RARα/β/γ isoform knockdown in 2H11 ECs blocked EC-to-OSB transition and osteoblast mineralization. Pan-RAR agonist ATRA inhibited MycCaP-BMP4-induced bone formation and tumor growth under castration. Furthermore, palovarotene or ATRA reduced plasma Tenascin C, a factor secreted by EC-OSB cells, which may be used to monitor treatment response. Mechanistically, BMP4-activated pSmad1 forms a complex with RAR in the nucleus of 2H11 cells. RAR activation by palovarotene or ATRA causes pSmad1 degradation by recruiting E3-ubiquitin ligase Smurf1 into the nuclear pSmad1/RARγ complex. Our findings suggest that palovarotene can be repurposed to target PCa-induced bone formation to improve clinical outcomes for bone metastasis.

Abstract Progress in understanding prostate cancer (PCa) metastasis and therapy resistance has been hampered by the lack of models, representative of the clinical spectrum and biologic complexity of the disease. Our laboratory is home to one of the largest worldwide repositories of PCa patient-derived xenografts (PDXs), the MDA PCa PDX series, a collection of clinically annotated PDXs reflecting the full spectrum of potentially lethal disease, that includes tumors that are not end stage and not castration-resistant PCa. We performed whole genome sequencing, targeted sequencing and RNA sequencing of 46 MDA PCa PDX models derived from biopsy and surgical specimens from 39 patients, selected in order to reflect the clinicopathological PCa subtypes (data available in cBioPortal). MDA PCa PDXs genomic characterization shows that the cohort recapitulates the mutational landscape found in PCa, highlighting the clinical relevance of these models. Interestingly and consistently with the clinic, certain models lack the typical PCa driver alterations, thus providing a suitable tool for discovery of novel drivers. Our cohort also includes PDXs derived from different areas of the same tumor and longitudinal samples, allowing to study disease heterogeneity and progression. Finally, we have developed a procedure to grow organoids from PDXs, thus providing a powerful in vitro platform that supports hypothesis generation, and testing of clinically relevant observations. Genomic and transcriptomic characterization of MDA PCa PDXs together with the ability to grow them as organoids for in vitro experimentation, provides a unique resource to address the existing clinical gap in PCa, helping to better understand mechanisms of response and resistance. One Sentence Summary MDA PCa PDX series is a dynamic resource capturing the molecular landscape of prostate cancer; a platform for discovery and personalized medicine