Human pluripotent stem cells can be differentiated into exocrine pancreas progenitor organoids, allowing studies of development and pancreatic cancer modeling. There are few in vitro models of exocrine pancreas development and primary human pancreatic adenocarcinoma (PDAC). We establish three-dimensional culture conditions to induce the differentiation of human pluripotent stem cells into exocrine progenitor organoids that form ductal and acinar structures in culture and in vivo. Expression of mutant KRAS or TP53 in progenitor organoids induces mutation-specific phenotypes in culture and in vivo. Expression of TP53R175H induces cytosolic SOX9 localization. In patient tumors bearing TP53 mutations, SOX9 was cytoplasmic and associated with mortality. We also define culture conditions for clonal generation of tumor organoids from freshly resected PDAC. Tumor organoids maintain the differentiation status, histoarchitecture and phenotypic heterogeneity of the primary tumor and retain patient-specific physiological changes, including hypoxia, oxygen consumption, epigenetic marks and differences in sensitivity to inhibition of the histone methyltransferase EZH2. Thus, pancreatic progenitor organoids and tumor organoids can be used to model PDAC and for drug screening to identify precision therapy strategies.

Abstract Purpose: To perform real-time whole genome sequencing (WGS) and RNA sequencing (RNASeq) of advanced pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) to identify predictive mutational and transcriptional features for better treatment selection. Experimental Design: Patients with advanced PDAC were prospectively recruited prior to first-line combination chemotherapy. Fresh tumor tissue was acquired by image-guided percutaneous core biopsy for WGS and RNASeq. Laser capture microdissection was performed for all cases. Primary endpoint was feasibility to report WGS results prior to first disease assessment CT scan at 8 weeks. The main secondary endpoint was discovery of patient subsets with predictive mutational and transcriptional signatures. Results: Sixty-three patients underwent a tumor biopsy between December 2015 and June 2017. WGS and RNASeq were successful in 62 (98%) and 60 (95%), respectively. Genomic results were reported at a median of 35 days (range, 19–52 days) from biopsy, meeting the primary feasibility endpoint. Objective responses to first-line chemotherapy were significantly better in patients with the classical PDAC RNA subtype compared with those with the basal-like subtype (P = 0.004). The best progression-free survival was observed in those with classical subtype treated with m-FOLFIRINOX. GATA6 expression in tumor measured by RNA in situ hybridization was found to be a robust surrogate biomarker for differentiating classical and basal-like PDAC subtypes. Potentially actionable genetic alterations were found in 30% of patients. Conclusions: Prospective genomic profiling of advanced PDAC is feasible, and our early data indicate that chemotherapy response differs among patients with different genomic/transcriptomic subtypes. Clin Cancer Res; 24(6); 1344–54. ©2017 AACR.

Pancreatic cancer is not caused by a specific series of genetic alterations that occur sequentially but by one, or few, catastrophic events that result in simultaneous oncogenic genetic rearrangements, giving rise to highly aggressive tumours. Pancreatic cancer is a highly aggressive tumour type. With a view to examining the evolution of rapid tumour progression in this cancer, this paper presents an analysis of more than a hundred tumour-enriched whole-genome sequences from primary and metastatic pancreas cancers obtained from collaborating hospitals in Canada and the United States of America. Challenging a traditional model of progressive evolution based on ordered mutations in several genes, the authors find support for a role of complex rearrangements and chromothripsis in pancreatic cancer progression, which suggests that the genomic instability that marks this cancer may be explained by a punctuated equilibrium model. Pancreatic cancer, a highly aggressive tumour type with uniformly poor prognosis, exemplifies the classically held view of stepwise cancer development1. The current model of tumorigenesis, based on analyses of precursor lesions, termed pancreatic intraepithelial neoplasm (PanINs) lesions, makes two predictions: first, that pancreatic cancer develops through a particular sequence of genetic alterations2,3,4,5 (KRAS, followed by CDKN2A, then TP53 and SMAD4); and second, that the evolutionary trajectory of pancreatic cancer progression is gradual because each alteration is acquired independently. A shortcoming of this model is that clonally expanded precursor lesions do not always belong to the tumour lineage2,5,6,7,8,9, indicating that the evolutionary trajectory of the tumour lineage and precursor lesions can be divergent. This prevailing model of tumorigenesis has contributed to the clinical notion that pancreatic cancer evolves slowly and presents at a late stage10. However, the propensity for this disease to rapidly metastasize and the inability to improve patient outcomes, despite efforts aimed at early detection11, suggest that pancreatic cancer progression is not gradual. Here, using newly developed informatics tools, we tracked changes in DNA copy number and their associated rearrangements in tumour-enriched genomes and found that pancreatic cancer tumorigenesis is neither gradual nor follows the accepted mutation order. Two-thirds of tumours harbour complex rearrangement patterns associated with mitotic errors, consistent with punctuated equilibrium as the principal evolutionary trajectory12. In a subset of cases, the consequence of such errors is the simultaneous, rather than sequential, knockout of canonical preneoplastic genetic drivers that are likely to set-off invasive cancer growth. These findings challenge the current progression model of pancreatic cancer and provide insights into the mutational processes that give rise to these aggressive tumours.

Pancreatic adenocarcinoma presents as a spectrum of a highly aggressive disease in patients. The basis of this disease heterogeneity has proved difficult to resolve due to poor tumor cellularity and extensive genomic instability. To address this, a dataset of whole genomes and transcriptomes was generated from purified epithelium of primary and metastatic tumors. Transcriptome analysis demonstrated that molecular subtypes are a product of a gene expression continuum driven by a mixture of intratumoral subpopulations, which was confirmed by single-cell analysis. Integrated whole-genome analysis uncovered that molecular subtypes are linked to specific copy number aberrations in genes such as mutant KRAS and GATA6. By mapping tumor genetic histories, tetraploidization emerged as a key mutational process behind these events. Taken together, these data support the premise that the constellation of genomic aberrations in the tumor gives rise to the molecular subtype, and that disease heterogeneity is due to ongoing genomic instability during progression. Whole-genome sequencing, transcriptome sequencing and single-cell analysis of primary and metastatic pancreatic adenocarcinoma identify molecular subtypes and intratumor heterogeneity.

Importance

 Outcomes for patients with pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) remain poor. Advances in next-generation sequencing provide a route to therapeutic approaches, and integrating DNA and RNA analysis with clinicopathologic data may be a crucial step toward personalized treatment strategies for this disease. 

Objective

 To classify PDAC according to distinct mutational processes, and explore their clinical significance. 

Design, Setting, and Participants

 We performed a retrospective cohort study of resected PDAC, using cases collected between 2008 and 2015 as part of the International Cancer Genome Consortium. The discovery cohort comprised 160 PDAC cases from 154 patients (148 primary; 12 metastases) that underwent tumor enrichment prior to whole-genome and RNA sequencing. The replication cohort comprised 95 primary PDAC cases that underwent whole-genome sequencing and expression microarray on bulk biospecimens. 

Main Outcomes and Measures

 Somatic mutations accumulate from sequence-specific processes creating signatures detectable by DNA sequencing. Using nonnegative matrix factorization, we measured the contribution of each signature to carcinogenesis, and used hierarchical clustering to subtype each cohort. We examined expression of antitumor immunity genes across subtypes to uncover biomarkers predictive of response to systemic therapies. 

Results

 The discovery cohort was 53% male (n = 79) and had a median age of 67 (interquartile range, 58-74) years. The replication cohort was 50% male (n = 48) and had a median age of 68 (interquartile range, 60-75) years. Five predominant mutational subtypes were identified that clustered PDAC into 4 major subtypes: age related, double-strand break repair, mismatch repair, and 1 with unknown etiology (signature 8). These were replicated and validated. Signatures were faithfully propagated from primaries to matched metastases, implying their stability during carcinogenesis. Twelve of 27 (45%) double-strand break repair cases lacked germline or somatic events in canonical homologous recombination genes—BRCA1,BRCA2,orPALB2. Double-strand break repair and mismatch repair subtypes were associated with increased expression of antitumor immunity, including activation of CD8-positive T lymphocytes (GZMAandPRF1) and overexpression of regulatory molecules (cytotoxic T-lymphocyte antigen 4, programmed cell death 1,and indolamine 2,3-dioxygenase 1), corresponding to higher frequency of somatic mutations and tumor-specific neoantigens. 

Conclusions and Relevance

 Signature-based subtyping may guide personalized therapy of PDAC in the context of biomarker-driven prospective trials.

Background: Hepatocellular carcinoma (HCC) is widely recognized as the predominant type of primary liver malignancy. Orthotopic liver transplantation (OLT) has emerged as a highly effective treatment option for unresectable HCC. Immunotherapies as neoadjuvant options are now being actively investigated in the transplant oncology era to enhance outcomes in patients with HCC. Here, we report our experience with patients with HCC who had received Immune Checkpoint Inhibitors (ICPI) prior to curative OLT. Methods: This was a retrospective cohort that included patients with HCC who received ICPI prior to OLT at a single institution from January 2019 to August 2023. Graft rejection was assessed and reported along with the type of ICPI, malignancy treated, and the timing of ICPI in association with OLT. Results: During this cohort period, six patients with HCC underwent OLT after neoadjuvant ICPI. All patients were male with a median age of 61 (interquartile range: 59–64) years at OLT. Etiology associated with HCC was viral (N = 4) or Non-alcoholic steatohepatitis, NASH (N = 2). Tumor focality was multifocal (N = 4) and unifocal (N = 2). Lymphovascular invasion was identified in four patients. No perineural invasion was identified in any of the patients. All patients received ICPI including atezolizumab/bevacizumab (N = 4), nivolumab/ipilimumab (N = 1), and nivolumab as monotherapy (N = 1). All patients received either single or combined liver-directed/locoregional therapy, including transarterial chemoembolization (TACE), Yttrium-90 (Y90), stereotactic body radiotherapy (SBRT), and radiofrequency ablation (RFA). The median washout period was 5 months. All patients responded to ICPI and achieved a safe and successful OLT. All patients received tacrolimus plus mycophenolate as immunosuppressant (IS) therapy post-OLT and one patient received prednisone as additional IS. No patient had clinical evidence of rejection. Conclusions: This cohort emphasizes the success of tumor downstaging by ICPI for OLT when employed as the neoadjuvant therapy strategy. In addition, this study illustrated the importance of timing for the administration of ICPI before OLT. Given the lack of conclusive evidence in this therapeutic area, we believe that our study lays the groundwork for prospective trials to further examine the impact of ICPI prior to OLT.

Abstract Cholangiocarcinomas (CCAs) are highly aggressive, primary liver cancers with rising incidence and mortality rates. The current 5-year overall survival is less than 20%. There are no standardized screening protocols, and current diagnostic methods include serum biomarkers and imaging techniques with suboptimal sensitivities and specificities. The most commonly used treatment options, including combination systemic therapies, locoregional therapies, and surgical resection, offer improving but nonetheless limited progression-free and overall survival. Liver transplantation has shown promising results as a potentially curative treatment for two types of CCA, namely, perihilar and intrahepatic. However, the evidence is largely from retrospective series of small to moderate sample sizes. There is a need to define optimal types and sequencing of neoadjuvant and adjuvant peritransplant therapies, as well as criteria for CCA patient transplant eligibility. Here, we conduct a granular review of the evidence available on every step of the transplant care pathway for perihilar and intrahepatic CCA patients. We aim to inform best practices to inform future avenues of research and maximize the number of patients eligible for this potentially life-prolonging therapy.

11173 Background: Increasing liver transplantation (LT) utilization has resulted in more and more patients with a history of a non-hepatobiliary malignancy. Rather than deny such patients a lifesaving therapy the benefits must be weighed against risk of tumor recurrence and de novo malignancies (DNM) post-LT, especially with the immunosuppression required. While data has been presented on outcomes of pre transplant malignancies (PTM) in kidney and heart transplants, LT data is lacking. Our aim is to characterize rates of recurrence, DNM, and overall survival (OS) post-LT at a single, high volume American center. Methods: This retrospective study at Houston Methodist Hospital included patients who underwent LT with known history of PTM. Data was extracted from electronic health records, and descriptive statistics performed. Institutional IRB approval is obtained. Results: Between 01/1999- 12/2022, 1617 LTs were performed at our institute. We identified 261 LT recipients with 297 PTM, including 91 non- and 206 hepatobiliary cancers (See Table). Follow-up period ranged from 1 to 23 years. Post-LT malignancies were observed in 66 patients, 25% of the study population. Tumor recurrences accounted for 44 (17%) cases, and DNM were seen in 22 (8%). The DNMs included skin non-melanoma (n=8 cases), head & neck (3), PTLD (2), prostate (2), renal (1), lung (1), CRC (1), pancreatic (1), gynecologic (2), and poorly differentiated (1). The OS rate at 1-, 5-years (excluding those less than 5 years follow-up and unknown), and at time of last follow-up were 86.6%, 60-65% and 70%, respectively. Patients with post-LT malignancies had lower OS compared to those without (46% vs. 77.7%). Conclusions: To our knowledge, this study is the first to assess post-LT outcomes in patients with PTM. This study of LT recipients with PTM demonstrates post-LT malignancy rates of 25%, including 17% with recurrences and 8% with DNM. The latter is within the previously reported range of 3-14% DNM in the general post-LT population and dominated by skin cancers. Post-LT OS is excellent in these recipients and comparable to all LT patients. However, OS is lower in those with post-LT malignancies, implying a possible role for increased cancer surveillance. Limitations include retrospective design and potential chart bias. Future work in this cohort will focus on immunosuppression effects for this high-risk population. [Table: see text]

4026 Background: Hepatocellular carcinoma (HCC) has rising incidence and mortality rates. Tumor hypoxia is important in HCC pathogenesis but has not been effectively translated into practice. We studied whether an RNA expression-based hypoxia score (HS) can serve as a prognostic and predictive biomarker in HCC. Methods: Solid tumors across a range of tissues (N=91516) were tested at Caris Life Sciences (Phoenix, AZ) with NextGen Sequencing of DNA (592-gene or whole exome) and RNA (whole transcriptome), including 432 HCC. Mutation prevalence (Mt) was calculated for pathogenic SNVs/indels. PD-L1 expression (SP142; +: ≥2+, ≥5%) was tested by IHC. HS based on RNA expression of 15 genes and normalized across a range of solid tumors was implemented as previously described (Bhandari et al, 2019). Tumors were defined as HS high (-H), medium (-M) and low (-L) by hierarchical clustering. A transcriptomic signature associated with immunotherapy response (T-cell inflamed score) was applied. Fisher’s Exact/χ 2 tests were applied as appropriate with p-values adjusted for multiple comparisons ( p < 0.05). Real-world overall survival (OS) data was obtained from insurance claims and log-rank estimates were calculated for molecularly defined subpopulations. Results: Of 432 HCC, 5% were classified as HS-H, 36% HS-M and 59% HS-L. Median age was 67 years (HS-H:70, -M:67, -L:67, p = 0.45), and 77% were male (HS-H: 68%, -M: 75, -L: 79, p= 0.43). The proportion of metastatic tumors did not significantly differ across the three HS groups (%; -H: 36, -M: 29, -L: 23, p= 0.16) nor did the score vary across metastatic sites (% HS-L; Adrenal gland: 46, Bone: 66, Lymph: 52, Misc.: 46, p= 0.49). Prevalence of TP53-Mt in HS-H (72.7%) was higher than in -M (39.5%) and -L (29.1%, p< 0.01). HS-H had higher prevalence of PD-L1+ and T cell-inflamed tumors as compared to -M and -L (PD-L1+ (%): 28.6 v 6.2 v 3.9, p< 0.01; T cell-inflamed (%): 86 v 46 v 17, p< 0.001). HS-H tumors had significantly shorter OS from date of collection (166 days [D]) v -M (396.5 D) and -L (513 D, p< 0.001). Yet, no significant difference in survival since start of treatment (SSOT) was observed in the patient subset that received Atezolizumab (Atezo) (-H: 210 D, -M: 355 D, -L: 386 D, p= 0.54). In HS-M tumors alone, SSOT was similar across investigated therapeutics (Atezo 322 D, Lenvatinib (Lenvat) 366.5 D, Sorafenib (Soraf) 289 D, p= 0.34). In HS-L tumors, patients treated with Soraf (1341 D) had significantly longer SSOT than with Lenvat (444 D) or with Atezo (281.5 D, p= 0.002). Conclusions: In HCC, RNA expression-based HS is associated with TP53 mutations and an immunosuppressive microenvironment. HS-H tumors has worse OS that may be improved with Atezo, whereas HS-L tumors may respond better to Soraf. HS is a potential prognostic and predictive biomarker in HCC that deserves validation in orthogonal data sets and prospective studies.