Although activation of protein kinase C (PKC) epsilon and mitogen-activated protein kinases (MAPKs) are known to play crucial roles in the manifestation of cardioprotection, the spatial organization of PKCepsilon signaling modules in naïve and protected myocardium remains unknown. Based on evidence that mitochondria are key mediators of the cardioprotective signal, we hypothesized that PKCepsilon and MAPKs interact, and that they form functional signaling modules in mitochondria during cardioprotection. Both immunoblotting and immunofluorescent staining demonstrated that PKCepsilon, ERKs, JNKs, and p38 MAPK co-localized with cardiac mitochondria. Moreover, transgenic activation of PKCepsilon greatly increased mitochondrial PKCepsilon expression and activity, which was concomitant with increased mitochondrial interaction of PKCepsilon with ERKs, JNKs, and p38 as determined by co-immunoprecipitation. These complex formations appeared to be independent of PKCepsilon activity, as the interactions were also observed in mice expressing inactive PKCepsilon. However, although both active and inactive PKCepsilon bound to all three MAPKs, increased phosphorylation of mitochondrial ERKs was only observed in mice expressing active PKCepsilon but not in mice expressing inactive PKCepsilon. Examination of potential downstream targets of mitochondrial PKCepsilon-ERK signaling modules revealed that phosphorylation of the pro-apoptotic protein Bad was elevated in mitochondria. Together, these data show that PKCepsilon forms subcellular-targeted signaling modules with ERKs, leading to the activation of mitochondrial ERKs. Furthermore, formation of mitochondrial PKCepsilon-ERK modules appears to play a role in PKCepsilon-mediated cardioprotection, in part by the phosphorylation and inactivation of Bad.

Targeted inhibitors of neurotropic tyrosine kinases are highly effective in selected patients with gene fusions involving NTRK1, NTRK2, or NTRK3. These fusions are consistently detected in rare cancer types (e.g., secretory breast carcinoma and congenital infantile fibrosarcoma), but the occurrence of NTRK fusions in common cancers and their relationship to other therapy biomarkers are largely unexplored. Tissue samples from 11,502 patients were analyzed for 53 gene fusions and sequencing of 592 genes, along with an immunohistochemical evaluation of TrkA/B/C and PD-L1. Thirty-one cases (0.27% of the entire cohort) had NTRK fusions. The most common fusions were ETV6:NTRK3 (n = 10) and TPM3:NTRK1 (n = 6). Gliomas had the highest number of NTRK fusions (14/982, 1.4%), most commonly involving NTRK2 (n = 9). Seventeen non-glioma cases with NTRK fusions included carcinomas of the lungs, thyroid, breast, cervix, colon, nasal cavity, cancer of unknown primary and soft tissue sarcomas. Strong and uniform Trk expression detected with a pan-Trk immunohistochemistry characterized 7/8 NTRK1 fusion cases and 8/9 NTRK2 fusion cases, while NTRK3 fused cases were positive in 6/11 (55%) of cases. 29% of NTRK fusion cases had no other pathogenic genomic alteration. PD-L1 expression was observed in 23% of NTRK fused cases while high tumor DNA microsatellite instability was detected in two cases. We confirm the rarity of NTRK genes fusions outside the brain malignancies. NTRK inhibitors alone or combined with immune checkpoint inhibitors may be a therapeutic option for a substantial proportion of these patients. Strategies for detection of the NTRK fusion-driven cancers may include immunohistochemistry, but gene fusion detection remains the most reliable tool.

Background.Despite a multiplicity of clinical trials testing immune checkpoint inhibitors, the frequency of expression of potential predictive biomarkers is unknown in glioma.

Purpose The prevalence of homologous recombination DNA damage repair (HR-DDR) deficiencies among all tumor lineages is not well characterized. Therapy directed toward homologous recombination DDR deficiency (HRD) is now approved in ovarian and breast cancer, and there may be additional opportunities for benefit for patients with other cancers. Comprehensive evaluations for HRD are limited in part by the lack of a uniform, cost-effective method for testing and defining HRD. Methods Molecular profiles of 52,426 tumors were reviewed to identify pathogenic mutations in the HR-DDR genes ARID1A, ATM, ATRX, BAP1, BARD1, BLM, BRCA1/2, BRIP1, CHEK1/2, FANCA/C/D2/E/F/G/L, MRE11A, NBN, PALB2, RAD50, RAD51, RAD51B, or WRN. From solid tumors submitted to Caris Life Sciences, molecular profiles were generated using next-generation sequencing (NGS; average read depth, 500×). A total of 17,566 tumors were sequenced with NGS600 (n = 592 genes), and 34,860 tumors underwent hotspot Illumina MiSeq platform testing (n = 47 genes). Results Of the tumors that underwent NGS600 testing, the overall frequency of HR-DDR mutations detected was 17.4%, and the most commonly mutated lineages were endometrial (34.4%; n = 1,475), biliary tract (28.9%; n = 343), bladder (23.9%; n = 201), hepatocellular (20.9%; n = 115), gastroesophageal (20.8%; n = 619), and ovarian (20.0%; n = 2,489). Least commonly mutated lineages included GI stromal (3.7%; n = 108), head and neck (6.8%; n = 206), and sarcoma (9.3%; n = 592). ARID1A was the most commonly mutated gene (7.2%), followed by BRCA2 (3.0%), BRCA1 (2.8%), ATM (1.3%), ATRX (1.3%), and CHEK2 (1.3%). Conclusions HR-DDR mutations were seen in 17.4% of tumors across 21 cancer lineages, providing a path to explore the role of HRD-directed therapies, including poly-ADP ribose polymerase inhibitors, DNA-damaging chemotherapies, and newer agents such as ATR inhibitors.

The efficacy of immunotherapy varies widely among different gastrointestinal cancers. Response to immune checkpoint inhibitors is shown to correlate with tumor mutation load (TML), mismatch repair deficiency (dMMR) status, and programmed cell death-ligand 1 (PD-L1) expression. Herein, we quantify TML, dMMR, and PD-L1 expression and determine their interrelationship in gastrointestinal cancers. Here, a total of 4,125 tumors from 14 different gastrointestinal cancer sites were studied using validated assays. Next-generation sequencing was performed on genomic DNA isolated from formalin-fixed paraffin-embedded tumor specimens using the NextSeq platform. TML was calculated using only somatic nonsynonymous missense mutations sequenced with a 592-gene panel. Microsatellite instability (MSI) was assessed using direct analysis of altered known MSI loci in the target regions of the sequenced genes. PD-L1 expression was analyzed by IHC. Interestingly, right-sided colon and small-bowel adenocarcinomas had the highest prevalence of TML-high tumors (14.6% and 10.2%, respectively). Pancreatic neuroendocrine tumors and gastrointestinal stromal tumors had the lowest rates of TML-high (1.3% and 0%, respectively). TML-high was strongly associated with MSI-H (P < 0.0001). However, all TML-high anal cancers (8.3%) were microsatellite stable (MSS). Higher PD-L1 expression was more likely to be seen in MSI compared with MSS tumors (20.6% vs. 7.8%, P < 0.0001).Implications: TML-high rate varied widely among gastrointestinal cancers. Although MSI is conceivably the main driver for TML-high, other factors may be involved. Future clinical trials are needed to evaluate whether the integration of TML, MSI, and PD-L1 could better identify potential responders to immunotherapy. Mol Cancer Res; 16(5); 805-12. ©2018 AACR.

PURPOSE The new CAP guideline published in August 2022 recommends using immunohistochemistry (IHC) to test for mismatch repair defects in gastroesophageal (GE), small bowel (SB), or endometrial carcinoma (EC) cancers over next-generation sequencing assessment of microsatellite instability (NGS-MSI) for immune checkpoint inhibitor (ICI) therapy eligibility and states there is a preference to use IHC over NGS-MSI in colorectal carcinoma (CRC). METHODS We assessed the concordance of NGS-MSI and IHC-MMR from a very large cohort across the spectrum of solid tumors. RESULTS Of the over 190,000 samples with both NGS-MSI and IHC-MMR about 1,160 were initially flagged as discordant. Of those samples initially flagged as discordant, 50.9% remained discordant after being reviewed by an additional pathologist. This resulted in a final discordance rate of 0.31% (590/191,767). Among CRC, GE, SB and EC, 55.4% of mismatch repair proficient/MSI high (MMRp/MSI-H) tumors had at least one somatic pathogenic mutation in an MMR gene or POLE . Mismatch repair deficient/microsatellite stable (MMRd/MSS) tumors had a significantly lower rate of high tumor mutational burden than MMRp/MSI-H tumors. Across all solid tumors, MMRd/MSI-H tumors had significantly longer overall survival (OS; hazard ratio [HR], 1.47, P < .001) and post-ICI survival (HR, 1.82, P < .001) as compared with MMRp/MSS tumors. The OS for the MMRd/MSS group was slightly worse compared to the MMRp/MSI-H tumors, but this difference was not statistically significant (HR, 0.73, P = .058), with a similar pattern when looking at post-ICI survival (HR, 0.43, P = .155). CONCLUSION This study demonstrates that NGS-MSI is noninferior to IHC-MMR and can identify MSI-H tumors that IHC-MMR is unable to detect and conversely IHC-MMR can identify MMRd tumors that NGS-MSI misses.

Abstract Somatic POLE mutations in the exonuclease domain (ExoD) are prevalent in colorectal cancer (CRC), endometrial cancer (EC), and others and typically lead to dramatically increased tumor mutation burden (TMB). To understand whether non-ExoD mutations also play a role in mutagenesis, we assessed TMB in 447/14541 POLE -mutated CRCs, ECs, and ovarian cancers (OC) based on classification TMB-High (TMB-H) or TMB-Low (TMB-L). TMB-H tumors were segregated as ‘ POLE ExoD driver’, ‘ POLE ExoD driver plus POLE Variant’, and ‘ POLE Variant TMB-H’. Intriguingly, TMB was highest in tumors bearing ‘ POLE ExoD driver plus POLE Variant’ (p<0.001 in CRC and EC, p<0.05 in OC). Integrated analysis of AlphaFold2-modeled POLE models and quantitative estimate of stability indicated that multiple variants had significant impact on functionality. These data indicate that co-occurring POLE variants categorize a unique subset of POLE -driven tumors defined by ultra-high TMB, which has implications for abundance of tumor neoantigens, therapeutic response, and patient outcomes. Significance Somatic POLE ExoD driver mutations cause proofreading deficiency that induces high tumor mutation burden (TMB). This study defines a novel modifier role for non-ExoD mutations in POLE ExoD-driven tumors, associated with ultra-high TMB. These data may inform acquisition of tumor neoantigens, tumor classification, therapeutic response, and patient outcomes.

8646 Background: Brain metastasis (BM) in NSCLCs have a unique tumor micro-environment (TME) characterized by distinct immune-constituents and the presence of blood-brain barrier, differentiating them from primary NSCLC tumors (PT). Despite the high incidence of BM, earlier trials indicated that less than 15% of BM patients benefit from immune checkpoint inhibitors (ICIs). We characterized the TME of BM to potentially identify a subset of patients who may respond favorably to ICIs. Methods: 36,726 NSCLC samples were analyzed by NGS of DNA (592-gene) and RNA (whole transcriptome) at Caris Life Sciences (Phoenix, AZ). TMB-high was defined as >=10mt/MB, PD-L1 was tested by IHC (22c3), and TME by RNA expression (quanTIseq). Real-world overall survival was obtained from insurance claims data and calculated from treatment start on six common ICIs to last contact (IO-OS), while time-on-treatment (TOT) was from first to last of treatment. Hazard ratios (HRs) were calculated using the Cox proportional hazards model and p values (log-rank test). Fisher’s exact tests and Mann-Whiney U were used and adjusted for multiple comparisons (q<0.05). Results: Samples were comprised of 63.5%, PT 4.9% BM, and 31.6% extracranial metastases. High TMB and loss of heterozygosity (LOH) rates were higher in BM vs. PT (55% vs. 35.7%) and (28.0% vs. 14.3%), q<0.05, respectively, while PD-L1+ rate was similar (53.3% BM vs. 55.6% PT). Significant mutational differences in BM vs. PT included TP53 (77.7% vs 65.1%), KEAP1 (19.4% vs. 12.1%), and STK11 (17.5% vs. 12.0%), q<0.05. Immune deconvolution demonstrated the abundance of neutrophils, Tregs, monocytes, and B cells was higher in PT vs. BM (fold-change: 1.35-1.73, q<0.05), while dendritic cells were higher in BM vs. PT (fold-change: 13, q<0.05). BM had significantly longer IO-OS (24.4 vs. 19.7 mo: HR = 0.83, 95% CI 0.76-0.90, p<0.05) and TOT (7.7 vs. 6.0 mo; HR = 0.83, 95% CI 0.77-0.89, p<0.05) compared to PT. PD-L1+ and TMB High were associated with longer IO-OS in BM vs. PT (HR = 0.71, 95% CI 0.63-0.81, p<0.05) and (HR = 0.83, 95% CI 0.74 – 0.93, p<0.05), respectively. By histology, squamous cell carcinoma (SC) was significantly more prevalent in PT compared to BM (25.9% vs. 8.5%, q<0.05). In adenocarcinoma (AD), BM was associated with longer IO-OS (HR = 0.78, 95% CI 0.70-0.87, p<0.05) compared to PT, while in SC, the survival association was not significant. The longer survival seen in AD was still significant after multivariate analysis with TP53, STK11 and KEAP1 (HR = 0.76, 95% CI 0.68-0.86, q<0.05). In BM, PD-L1+ and TMB High were associated with longer IO-OS in AD and may be considered first line treatment in this population, if asymptomatic. Conclusions: Historically BM have been associated with poor outcomes. We demonstrate that BM has higher TMB, increased infiltration of dendritic cells, and higher LOH than PT. After stratifying patients based on PD-L1 and TMB, patients with BM adenocarcinoma histology had improved post ICI survival.

Abstract Health disparities present a barrier to successful oncology treatment. The potential for precision oncology to reduce health disparities has not previously been analyzed. We performed a retrospective analysis of 12,627 patients from six major cancer centers whose tumors underwent genomic testing at Caris Life Sciences between 2010-2020. Kaplan-Meier and Cox regression were used to describe and analyze overall survival (OS). Molecular and demographic features of the cohort were analyzed by Chi-square and analysis of variance (ANOVA) tests. Black patients composed 25% of the cohort and White patients 63%. Among this molecularly-tested cohort, there were minimal outcome differences based on race, geographic location, or poverty level. When analyzing the interaction of age, race, and sex, racial-based disparities were noted primarily for young non-White women in the study cohort, but were more pronounced for men and women of all ages in the broader patient population within the SEER database. Mutations in five genes—APC, EGFR, STK11, TP53, and KRAS—were found to affect OS among our cohort and their prevalence varied by race in specific tumor types. Real-world outcomes data in mutation-defined cohorts also provided additional context to previously reported therapeutic response trends. Our study shows that patients who undergo molecular testing display reduced racial health disparities compared to the general population, while persistent racial disparities are influenced by age and sex. Genomic-driven racial disparities should be examined at a tumor lineage-specific level. Increased access to molecular testing for all eligible patients may play a role in improving health equity.