Abstract The associations of cytogenetics with complete remission (CR) rates, overall survival (OS), and outcomes after CR were studied in 609 previously untreated AML patients younger than 56 years old in a clinical trial comparing 3 intensive postremission therapies: intensive chemotherapy, autologous transplantation (ABMT), or allogeneic bone marrow transplantation (alloBMT) from matched related donors. Patients were categorized into favorable, intermediate, unfavorable, and unknown cytogenetic risk groups based on pretreatment karyotypes. CR rates varied significantly (P < .0001) among the 4 groups: favorable, 84% (95% confidence interval [CI], 77%-90%); intermediate, 76% (CI, 71%-81%); unfavorable, 55% (CI, 48%-63%); and unknown, 54% (CI, 33%-74%). There was similar significant heterogeneity of OS (P < .0001), with the estimated relative risk of death from any cause being 1.50 (CI, 1.10-2.05), 3.33 (CI, 2.43-4.55), and 2.66 (CI, 1.59-4.45) for the intermediate, unfavorable, and unknown risk groups, respectively, compared with the favorable group. In multivariate analyses, the effects of cytogenetic risk status on CR rate and OS could not be explained by other patient or disease characteristics. Among postremission patients, survival from CR varied significantly among favorable, intermediate, and unfavorable groups (P = .0003), with significant evidence of interaction (P = .017) between the effects of treatment and cytogenetic risk status on survival. Patients with favorable cytogenetics did significantly better following ABMT and alloBMT than with chemotherapy alone, whereas patients with unfavorable cytogenetics did better with alloBMT. Cytogenetic risk status is a significant factor in predicting response of AML patients to therapy; however, to tighten treatment correlates within genetically defined AML subsets, a significantly larger leukemia cytogenetic database is warranted.

Despite best current therapy, up to 20% of pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL) have a relapse. Recent genomewide analyses have identified a high frequency of DNA copy-number abnormalities in ALL, but the prognostic implications of these abnormalities have not been defined.

We conducted a retrospective analysis of 968 adults with acute myeloid leukemia (AML) on 5 recent Southwest Oncology Group trials to understand how the nature of AML changes with age. Older study patients with AML presented with poorer performance status, lower white blood cell counts, and a lower percentage of marrow blasts. Multidrug resistance was found in 33% of AMLs in patients younger than age 56 compared with 57% in patients older than 75. The percentage of patients with favorable cytogenetics dropped from 17% in those younger than age 56 to 4% in those older than 75. In contrast, the proportion of patients with unfavorable cytogenetics increased from 35% in those younger than age 56 to 51% in patients older than 75. Particularly striking were the increases in abnormalities of chromosomes 5, 7, and 17 among the elderly. The increased incidence of unfavorable cytogenetics contributed to their poorer outcome, and, within each cytogenetic risk group, treatment outcome deteriorated markedly with age. Finally, the combination of a poor performance status and advanced age identified a group of patients with a very high likelihood of dying within 30 days of initiating induction therapy. The distinct biology and clinical responses seen argue for age-specific assessments when evaluating therapies for AML.

Philadelphia chromosome–like acute lymphoblastic leukemia (Ph-like ALL) is characterized by a gene-expression profile similar to that of BCR–ABL1–positive ALL, alterations of lymphoid transcription factor genes, and a poor outcome. The frequency and spectrum of genetic alterations in Ph-like ALL and its responsiveness to tyrosine kinase inhibition are undefined, especially in adolescents and adults.

All-trans-retinoic acid induces complete remission in acute promyelocytic leukemia. However, it is not clear whether induction therapy with all-trans-retinoic acid is superior to chemotherapy alone or whether maintenance treatment with all-trans-retinoic acid improves outcome.Three hundred forty-six patients with previously untreated acute promyelocytic leukemia were randomly assigned to receive all-trans-retinoic acid or daunorubicin plus cytarabine as induction treatment. Patients who had a complete remission received consolidation therapy consisting of one cycle of treatment identical to the induction chemotherapy, then high-dose cytarabine plus daunorubicin. Patients still in complete remission after two cycles of consolidation therapy were then randomly assigned to maintenance treatment with all-trans-retinoic acid or to observation.Of the 174 patients treated with chemotherapy, 120 (69 percent) had a complete remission, as did 124 of the 172 (72 percent) given all-trans-retinoic acid (P=0.56). When both induction and maintenance treatments were taken into account, the estimated rates of disease-free survival at one, two, and three years were 77, 61, and 55 percent, respectively, for patients assigned to chemotherapy then all-trans-retinoic acid; 86, 75, and 75 percent for all-trans-retinoic acid then all-trans-retinoic acid; 75, 60, and 60 percent for all-trans-retinoic acid then observation; and 29, 18, and 18 percent for chemotherapy then observation. By intention-to-treat analysis, the rates of overall survival at one, two, and three years after entry into the study were 75, 57, and 50 percent, respectively, among patients assigned to chemotherapy, and 82, 72, and 67 percent among those assigned to all-trans-retinoic acid (P= 0.003).All-trans-retinoic acid as induction or maintenance treatment improves disease-free and overall survival as compared with chemotherapy alone and should be included in the treatment of acute promyelocytic leukemia.

The lesions of Langerhans'-cell histiocytosis (histiocytosis X), a proliferative histiocytic disorder of unknown cause, contain histiocytes similar in phenotype to dendritic Langerhans' cells. The disease ranges in severity from a fatal leukemia-like disorder to an isolated lytic lesion of bone. Intermediate forms of the disease are usually characterized by multiorgan involvement, diabetes insipidus, and a chronic course.To determine whether Langerhans' histiocytosis is a polyclonal reactive disease or a clonal disorder, we used X-linked polymorphic DNA probes (HUMARA, PGK, M27 beta[DXS255], and HPRT) to assess clonality in lesional tissues and control leukocytes from 10 female patients with various forms of the disease. Lymphoid clonality was also assessed by analysis of rearrangements at immunoglobulin and T-cell-receptor gene loci.The HUMARA assay detected clonal cells in the lesions of 9 of the 10 patients: 3 patients had acute disseminated disease, 3 had unifocal disease, and 3 had intermediate forms. The percentage of clonal cells closely approximated the percentage of CD1a-positive histiocytes in each lesion. Clonality was also confirmed in two of nine cases with the PGK or M27 beta probe. Extreme constitutional lyonization precluded assessment of clonality in the 10th case. Lymphoid clonality was ruled out in all cases.The detection of clonal histiocytes in all forms of Langerhans'-cell histiocytosis indicates that this disease is probably a clonal neoplastic disorder with highly variable biologic behavior. Thus, genetic mutations that promote clonal expansion of Langerhans' cells or their precursors may now be identified.

Encapsulation of drugs within nanocarriers that selectively target malignant cells promises to mitigate side effects of conventional chemotherapy and to enable delivery of the unique drug combinations needed for personalized medicine. To realize this potential, however, targeted nanocarriers must simultaneously overcome multiple challenges, including specificity, stability and a high capacity for disparate cargos. Here we report porous nanoparticle-supported lipid bilayers (protocells) that synergistically combine properties of liposomes and nanoporous particles. Protocells modified with a targeting peptide that binds to human hepatocellular carcinoma exhibit a 10,000-fold greater affinity for human hepatocellular carcinoma than for hepatocytes, endothelial cells or immune cells. Furthermore, protocells can be loaded with combinations of therapeutic (drugs, small interfering RNA and toxins) and diagnostic (quantum dots) agents and modified to promote endosomal escape and nuclear accumulation of selected cargos. The enormous capacity of the high-surface-area nanoporous core combined with the enhanced targeting efficacy enabled by the fluid supported lipid bilayer enable a single protocell loaded with a drug cocktail to kill a drug-resistant human hepatocellular carcinoma cell, representing a 106-fold improvement over comparable liposomes. A nanocarrier—synthesized by the fusion of liposomes to spherical, nanoporous silica particles and subsequent modification of the lipid bilayer with targeting peptides and fusogenic peptides—shows the targeted delivery and controlled release of chemically diverse multicomponent cargos within the cytosol of certain cancer cells.

Charles Mullighan, Stephen Hunger, Jinghui Zhang and colleagues report a genomic analysis of 264 pediatric and young adult T-lineage acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) samples. They identify 106 candidate driver genes, 53 of which have not been described previously in pediatric T-ALL, as well as associations between mutations and disease stage or subtype. Genetic alterations that activate NOTCH1 signaling and T cell transcription factors, coupled with inactivation of the INK4/ARF tumor suppressors, are hallmarks of T-lineage acute lymphoblastic leukemia (T-ALL), but detailed genome-wide sequencing of large T-ALL cohorts has not been carried out. Using integrated genomic analysis of 264 T-ALL cases, we identified 106 putative driver genes, half of which had not previously been described in childhood T-ALL (for example, CCND3, CTCF, MYB, SMARCA4, ZFP36L2 and MYCN). We describe new mechanisms of coding and noncoding alteration and identify ten recurrently altered pathways, with associations between mutated genes and pathways, and stage or subtype of T-ALL. For example, NRAS/FLT3 mutations were associated with immature T-ALL, JAK3/STAT5B mutations in HOXA1 deregulated ALL, PTPN2 mutations in TLX1 deregulated T-ALL, and PIK3R1/PTEN mutations in TAL1 deregulated ALL, which suggests that different signaling pathways have distinct roles according to maturational stage. This genomic landscape provides a logical framework for the development of faithful genetic models and new therapeutic approaches.

Abstract Minimal residual disease (MRD) is an important predictor of relapse in acute lymphoblastic leukemia (ALL), but its relationship to other prognostic variables has not been fully assessed. The Children's Oncology Group studied the prognostic impact of MRD measured by flow cytometry in the peripheral blood at day 8, and in end-induction (day 29) and end-consolidation marrows in 2143 children with precursor B-cell ALL (B-ALL). The presence of MRD in day-8 blood and day-29 marrow MRD was associated with shorter event-free survival (EFS) in all risk groups; even patients with 0.01% to 0.1% day-29 MRD had poor outcome compared with patients negative for MRD patients (59% ± 5% vs 88% ± 1% 5-year EFS). Presence of good prognostic markers TEL-AML1 or trisomies of chromosomes 4 and 10 still provided additional prognostic information, but not in National Cancer Insitute high-risk (NCI HR) patients who were MRD+. The few patients with detectable MRD at end of consolidation fared especially poorly, with only a 43% plus or minus 7% 5-year EFS. Day-29 marrow MRD was the most important prognostic variable in multi-variate analysis. The 12% of patients with all favorable risk factors, including NCI risk group, genetics, and absence of days 8 and 29 MRD, had a 97% plus or minus 1% 5-year EFS with nonintensive therapy. These studies are registered at www.clinicaltrials.gov as NCT00005585, NCT00005596, and NCT00005603.