A clinical trial that compared erlotinib with a placebo for non–small-cell lung cancer demonstrated a survival benefit for erlotinib. We used tumor-biopsy samples from participants in this trial to investigate whether responsiveness to erlotinib and its impact on survival were associated with expression by the tumor of epidermal growth factor receptor (EGFR) and EGFR gene amplification and mutations.

To evaluate the effect of KRAS and epidermal growth factor receptor (EGFR) genotype on the response to erlotinib treatment in the BR.21, placebo-controlled trial.We analyzed 206 tumors for KRAS mutation, 204 tumors for EGFR mutation, and 159 tumors for EGFR gene copy by fluorescent in situ hybridization (FISH). We reanalyzed EGFR deletion/mutation using two highly sensitive techniques that detect abnormalities in samples with 5% to 10% tumor cellularity. KRAS mutation was analyzed by direct sequencing.Thirty patients (15%) had KRAS mutations, 34 (17%) had EGFR exon 19 deletion or exon 21 L858R mutations, and 61 (38%) had high EGFR gene copy (FISH positive). Response rates were 10% for wild-type and 5% for mutant KRAS (P = .69), 7% for wild-type and 27% for mutant EGFR (P = .03), and 5% for EGFR FISH-negative and 21% for FISH-positive patients (P = .02). Significant survival benefit from erlotinib therapy was observed for patients with wild-type KRAS (hazard ratio [HR] = 0.69, P = .03) and EGFR FISH positivity (HR = 0.43, P = .004) but not for patients with mutant KRAS (HR = 1.67, P = .31), wild-type EGFR (HR = 0.74, P = .09), mutant EGFR (HR = 0.55, P = .12), and EGFR FISH negativity (HR = 0.80, P = .35). In multivariate analysis, only EGFR FISH-positive status was prognostic for poorer survival (P = .025) and predictive of differential survival benefit from erlotinib (P = .005).EGFR mutations and high copy number are predictive of response to erlotinib. EGFR FISH is the strongest prognostic marker and a significant predictive marker of differential survival benefit from erlotinib.

Purpose p53 and RAS are multifunctional proteins that are critical to cell cycle regulation, apoptosis, cell survival, gene transcription, response to stress, and DNA repair. We have evaluated the prognostic and predictive value of p53 gene/protein aberrations using tumor samples from JBR.10, a North American phase III intergroup trial that randomly assigned 482 patients with completely resected stage IB and II non–small-cell lung cancer (NSCLC) to receive four cycles of adjuvant cisplatin plus vinorelbine or observation alone. Methods p53 protein expression was evaluated by immunohistochemistry. Mutations in exons 5 to 9 of the p53 gene were determined by denaturing high-performance liquid chromatography and confirmed by sequencing. RAS mutations were identified by allelic specific oligonucleotide hybridization. Results Of 253 patients, 132 (52%) were positive for p53 protein overexpression. Untreated p53-positive patients had significantly shorter overall survival than did patients with p53-negative tumors (hazard ratio [HR] = 1.89; 95% CI, 1.07 to 3.34; P = .03). However, these p53-positive patients also had a significantly greater survival benefit from adjuvant chemotherapy (HR = 0.54; P = .02) compared with patients with p53-negative tumors (HR = 1.40; P = .26; interaction P = .02). Mutations of p53 and RAS genes were found in 124 (31%) of 397 and 117 (26%) of 450 patients, respectively. Mutations in these genes were neither prognostic for survival nor predictive of a differential benefit from adjuvant chemotherapy. Conclusion p53 protein overexpression is a significant prognostic marker of shortened survival, and also a significant predictive marker for a differentially greater benefit from adjuvant chemotherapy in completely resected NSCLC patients.

Summary Transcriptional dysregulation, which can be caused by genetic and epigenetic alterations, is a fundamental feature of many cancers. A key cytoprotective transcriptional activator, NRF2, is often aberrantly activated in non-small cell lung cancers (NSCLCs) and supports both aggressive tumorigenesis and therapeutic resistance. Herein, we found that persistently activated NRF2 in NSCLCs generates enhancers at gene loci that are not normally regulated by transiently activated NRF2 under physiological conditions. Elevated accumulation of CEBPB in NRF2-activated NSCLCs was found to be one of the prerequisites for establishment of the unique NRF2-dependent enhancers, among which NOTCH3 enhancer was shown to be critical for the promotion of tumor-initiating activity. Enhancer remodeling mediated by NRF2-CEBPB cooperativity promotes tumor-initiating activity and drives malignancy of NRF2-activated NSCLCs via establishment of the NRF2-NOTCH3 regulatory axis.