Finding a needle in a haystack: A new technology is demonstrated to enrich circulating tumor cells (CTCs) with high efficiency by integrating an antibody-coated silicon nanopillar (SiNP, see picture; gray) substrate with an overlaid polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic chaotic mixer (turquoise). It shows significantly improved sensitivity in detecting rare CTCs from whole blood, thus providing an alternative for monitoring cancer progression. Detailed facts of importance to specialist readers are published as ”Supporting Information”. Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

While mutations affecting protein-coding regions have been examined across many cancers, structural variants at the genome-wide level are still poorly defined. Through integrative deep whole-genome and -transcriptome analysis of 101 castration-resistant prostate cancer metastases (109X tumor/38X normal coverage), we identified structural variants altering critical regulators of tumorigenesis and progression not detectable by exome approaches. Notably, we observed amplification of an intergenic enhancer region 624 kb upstream of the androgen receptor (AR) in 81% of patients, correlating with increased AR expression. Tandem duplication hotspots also occur near MYC, in lncRNAs associated with post-translational MYC regulation. Classes of structural variations were linked to distinct DNA repair deficiencies, suggesting their etiology, including associations of CDK12 mutation with tandem duplications, TP53 inactivation with inverted rearrangements and chromothripsis, and BRCA2 inactivation with deletions. Together, these observations provide a comprehensive view of how structural variations affect critical regulators in metastatic prostate cancer.

Purpose The prevalence and features of treatment-emergent small-cell neuroendocrine prostate cancer (t-SCNC) are not well characterized in the era of modern androgen receptor (AR)–targeting therapy. We sought to characterize the clinical and genomic features of t-SCNC in a multi-institutional prospective study. Methods Patients with progressive, metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) underwent metastatic tumor biopsy and were followed for survival. Metastatic biopsy specimens underwent independent, blinded pathology review along with RNA/DNA sequencing. Results A total of 202 consecutive patients were enrolled. One hundred forty-eight (73%) had prior disease progression on abiraterone and/or enzalutamide. The biopsy evaluable rate was 79%. The overall incidence of t-SCNC detection was 17%. AR amplification and protein expression were present in 67% and 75%, respectively, of t-SCNC biopsy specimens. t-SCNC was detected at similar proportions in bone, node, and visceral organ biopsy specimens. Genomic alterations in the DNA repair pathway were nearly mutually exclusive with t-SCNC differentiation ( P = .035). Detection of t-SCNC was associated with shortened overall survival among patients with prior AR-targeting therapy for mCRPC (hazard ratio, 2.02; 95% CI, 1.07 to 3.82). Unsupervised hierarchical clustering of the transcriptome identified a small-cell–like cluster that further enriched for adverse survival outcomes (hazard ratio, 3.00; 95% CI, 1.25 to 7.19). A t-SCNC transcriptional signature was developed and validated in multiple external data sets with > 90% accuracy. Multiple transcriptional regulators of t-SCNC were identified, including the pancreatic neuroendocrine marker PDX1. Conclusion t-SCNC is present in nearly one fifth of patients with mCRPC and is associated with shortened survival. The near-mutual exclusivity with DNA repair alterations suggests t-SCNC may be a distinct subset of mCRPC. Transcriptional profiling facilitates the identification of t-SCNC and novel therapeutic targets.

Importance

 In retrospective studies,⁶⁸Ga-PSMA-11 positron emission tomographic (PET) imaging improves detection of biochemically recurrent prostate cancer compared with conventional imaging. 

Objective

 To assess⁶⁸Ga-PSMA-11 PET accuracy in a prospective multicenter trial. 

Design, Setting, and Participants

 In this single-arm prospective trial conducted at University of California, San Francisco and University of California, Los Angeles, 635 patients with biochemically recurrent prostate cancer after prostatectomy (n = 262, 41%), radiation therapy (n = 169, 27%), or both (n = 204, 32%) underwent⁶⁸Ga-PSMA-11 PET. Presence of prostate cancer was recorded by 3 blinded readers on a per-patient and per-region base. Lesions were validated by histopathologic analysis and a composite reference standard. 

Main Outcomes and Measures

 Endpoints were positive predictive value (PPV), detection rate, interreader reproducibility, and safety. 

Results

 A total of 635 men were enrolled with a median age of 69 years (range, 44-95 years). On a per-patient basis, PPV was 0.84 (95% CI, 0.75-0.90) by histopathologic validation (primary endpoint, n = 87) and 0.92 (95% CI, 0.88-0.95) by the composite reference standard (n = 217).⁶⁸Ga-PSMA-11 PET localized recurrent prostate cancer in 475 of 635 (75%) patients; detection rates significantly increased with prostate-specific antigen (PSA): 38% for <0.5 ng/mL (n = 136), 57% for 0.5 to <1.0 ng/mL (n = 79), 84% for 1.0 to <2.0 ng/mL (n = 89), 86% for 2.0 to <5.0 ng/mL (n = 158), and 97% for ≥5.0 ng/mL (n = 173,P < .001). Interreader reproducibility was substantial (Fleiss κ, 0.65-0.78). There were no serious adverse events associated with⁶⁸Ga-PSMA-11 administration. PET-directed focal therapy alone led to a PSA drop of 50% or more in 31 of 39 (80%) patients. 

Conclusions and Relevance

 Using blinded reads and independent lesion validation, we establish high PPV for⁶⁸Ga-PSMA-11 PET, detection rate and interreader agreement for localization of recurrent prostate cancer. 

Trial Registration

 ClinicalTrials.gov identifiers:NCT02940262andNCT03353740

Kaposi's sarcoma–associated herpesvirus (KSHV) was found in the bone marrow dendritic cells of multiple myeloma patients but not in malignant plasma cells or bone marrow dendritic cells from normal individuals or patients with other malignancies. In addition the virus was detected in the bone marrow dendritic cells from two out of eight patients with monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS), a precursor to myeloma. Viral interleukin-6, the human homolog of which is a growth factor for myeloma, was found to be transcribed in the myeloma bone marrow dendritic cells. KSHV may be required for transformation from MGUS to myeloma and perpetuate the growth of malignant plasma cells.

A blood-based, low cost alternative to radiation intensive CT and PET imaging is critically needed for cancer prognosis and management of its treatment. “Liquid biopsies” of circulating tumor cells (CTCs) from a relatively non-invasive blood draw are particularly ideal, as they can be repeated regularly to provide up to date molecular information about the cancer, which would also open up key opportunities for personalized therapies. Beyond solely diagnostic applications, CTCs are also a subject of interest for drug development and cancer research. In this paper, we adapt a technology previously introduced, combining the use of micro-scale vortices and inertial focusing, specifically for the high-purity extraction of CTCs from blood samples. First, we systematically varied parameters including channel dimensions and flow rates to arrive at an optimal device for maximum trapping efficiency and purity. Second, we validated the final device for capture of cancer cell lines in blood, considering several factors, including the effect of blood dilution, red blood cell lysis and cell deformability, while demonstrating cell viability and independence on EpCAM expression. Finally, as a proof-of-concept, CTCs were successfully extracted and enumerated from the blood of patients with breast (N = 4, 25–51 CTCs per 7.5 mL) and lung cancer (N = 8, 23–317 CTCs per 7.5 mL). Importantly, samples were highly pure with limited leukocyte contamination (purity 57–94%). This Vortex approach offers significant advantages over existing technologies, especially in terms of processing time (20 min for 7.5 mL of whole blood), sample concentration (collecting cells in a small volume down to 300 μL), applicability to various cancer types, cell integrity and purity. We anticipate that its simplicity will aid widespread adoption by clinicians and biologists who desire to not only enumerate CTCs, but also uncover new CTC biology, such as unique gene mutations, vesicle secretion and roles in metastatic processes.

Background National Comprehensive Cancer Network guidelines consider 18F-fluciclovine PET-CT for prostate cancer biochemical recurrence localisation after radical prostatectomy, whereas European Association of Urology guidelines recommend prostate-specific membrane antigen (PSMA) PET-CT. To the best of our knowledge, no prospective head-to-head comparison between these tests has been done so far. The aim of this study was to compare prospectively paired 18F-fluciclovine and PSMA PET-CT scans for localising biochemical recurrence of prostate cancer after radical prostatectomy in patients with low prostate-specific antigen (PSA) concentrations (<2·0 ng/mL). Methods This was a prospective, single-centre, open-label, single-arm comparative study done at University of California Los Angeles (Los Angeles, CA, USA). Patients older than 18 years of age with prostate cancer biochemical recurrence after radical prostatectomy and PSA levels ranging from 0·2 to 2·0 ng/mL without any prior salvage therapy and with a Karnofsky performance status of at least 50 were eligible. Patients underwent 18F-fluciclovine (reference test) and PSMA (index test) PET-CT scans within 15 days. Detection rate of biochemical recurrence at the patient level and by anatomical region was the primary endpoint. A statistical power analysis demonstrated that a sample size of 50 patients was needed to show a 22% difference in detection rates in favour of PSMA (test for superiority). Each PET scan was interpreted by three independent masked readers and a consensus majority interpretation was generated (two vs one) to determine positive findings. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT03515577, and is complete. Findings Between Feb 26, 2018, and Sept 20, 2018, 143 patients were screened for eligibility, of whom 50 patients were enrolled into the study. Median follow-up was 8 months (IQR 7–9). The primary endpoint was met; detection rates were significantly lower with 18F-fluciclovine PET-CT (13 [26%; 95% CI 15–40] of 50) than with PSMA PET-CT (28 [56%; 41–70] of 50), with an odds ratio (OR) of 4·8 (95% CI 1·6–19·2; p=0·0026) at the patient level; in the subanalysis of the pelvic nodes region (four [8%; 2–19] with 18F-fluciclovine vs 15 [30%; 18–45] with PSMA PET-CT; OR 12·0 [1·8–513·0], p=0·0034); and in the subanalysis of any extrapelvic lesions (none [0%; 0–6] vs eight [16%; 7–29]; OR non-estimable [95% CI non-estimable], p=0·0078). Interpretation With higher detection rates, PSMA should be the PET tracer of choice when PET-CT imaging is considered for subsequent treatment management decisions in patients with prostate cancer and biochemical recurrence after radical prostatectomy and low PSA concentrations (≤2·0 ng/mL). Further research is needed to investigate whether higher detection rates translate into improved oncological outcomes. Funding None.

Background: Real-time knowledge of the somatic genome can influence management of patients with metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC). While routine metastatic tissue biopsy is challenging in mCRPC, plasma circulating tumor DNA (ctDNA) has emerged as a minimally invasive tool to sample the tumor genome. However, no systematic comparisons of matched “liquid” and “solid” biopsies have been performed that would enable ctDNA profiling to replace the need for direct tissue sampling. Methods: We performed targeted sequencing across 72 clinically relevant genes in 45 plasma cell-free DNA (cfDNA) samples collected at time of metastatic tissue biopsy. We compared ctDNA alterations with exome sequencing data generated from matched tissue and quantified the concordance of mutations and copy number alterations using the Fisher exact test and Pearson correlations. Results: Seventy-five point six percent of cfDNA samples had a ctDNA proportion greater than 2% of total cfDNA. In these patients, all somatic mutations identified in matched metastatic tissue biopsies were concurrently present in ctDNA. Furthermore, the hierarchy of variant allele fractions for shared mutations was remarkably similar between ctDNA and tissue. Copy number profiles between matched liquid and solid biopsy were highly correlated, and individual copy number calls in clinically actionable genes were 88.9% concordant. Detected alterations included AR amplifications in 22 (64.7%) samples, SPOP mutations in three (8.8%) samples, and inactivating alterations in tumor suppressors TP53, PTEN, RB1, APC, CDKN1B, BRCA2, and PIK3R1. In several patients, ctDNA sequencing revealed robust changes not present in paired solid biopsy, including clinically relevant alterations in the AR, WNT, and PI3K pathways. Conclusions: Our study shows that, in the majority of patients, a ctDNA assay is sufficient to identify all driver DNA alterations present in matched metastatic tissue and supports development of DNA biomarkers to guide mCRPC patient management based on ctDNA alone.