Abstract Given the marginal penetration of most drugs across the blood-brain barrier, the efficacy of various agents remains limited for glioblastoma (GBM). Here we employ low-intensity pulsed ultrasound (LIPU) and intravenously administered microbubbles (MB) to open the blood-brain barrier and increase the concentration of liposomal doxorubicin and PD-1 blocking antibodies (aPD-1). We report results on a cohort of 4 GBM patients and preclinical models treated with this approach. LIPU/MB increases the concentration of doxorubicin by 2-fold and 3.9-fold in the human and murine brains two days after sonication, respectively. Similarly, LIPU/MB-mediated blood-brain barrier disruption leads to a 6-fold and a 2-fold increase in aPD-1 concentrations in murine brains and peritumoral brain regions from GBM patients treated with pembrolizumab, respectively. Doxorubicin and aPD-1 delivered with LIPU/MB upregulate major histocompatibility complex (MHC) class I and II in tumor cells. Increased brain concentrations of doxorubicin achieved by LIPU/MB elicit IFN-γ and MHC class I expression in microglia and macrophages. Doxorubicin and aPD-1 delivered with LIPU/MB results in the long-term survival of most glioma-bearing mice, which rely on myeloid cells and lymphocytes for their efficacy. Overall, this translational study supports the utility of LIPU/MB to potentiate the antitumoral activities of doxorubicin and aPD-1 for GBM.

Abstract Papillary tumor of the pineal region (PTPR) is an uncommon tumor of the pineal region with distinctive histopathologic and molecular characteristics. Experience is limited with respect to its molecular heterogeneity and clinical characteristics. Here, we describe 39 new cases and combine these with 37 previously published cases for a cohort of 76 PTPR’s, all confirmed by methylation profiling. As previously reported, two main methylation groups were identified (PTPR-A and PTPR-B). In our analysis we extended the subtyping into three subtypes: PTPR-A, PTPR-B1 and PTPR-B2 supported by DNA methylation profile and genomic copy number variations. Frequent loss of chromosome 3 or 14 was found in PTPR-B1 tumors but not in PTPR-B2. Examination of clinical outcome showed that nearly half (14/30, 47%) of examined patients experienced tumor progression with significant difference among the subtypes ( p value = 0.046). Our analysis extends the understanding of this uncommon but distinct neuroepithelial tumor by describing its molecular heterogeneity and clinical outcomes, including its tendency towards tumor recurrence.

Abstract Many meningiomas recur despite repeated surgical resections and radiation, and patients must undergo progressively morbid surgical procedures due to recurrent or progressive disease. However, unlike most gliomas, meningiomas do not diffusely infiltrate throughout the brain on a single-cell basis, but instead recur and invade locally. Thus, they may be particularly vulnerable to localized chemotherapy. To investigate this, we screened 13 patient-derived primary meningioma cell cultures and two commercially available meningioma cell lines using a library of 147 FDA-approved compounds. We identified drugs with elevated potency across all meningiomas, including bortezomib (mean IC50 = 7nM) and romidepsin (mean IC50 = 18nM), as well as drugs with selective potency against specific samples, such as docetaxel (IC50 range 6nM to >10uM). We reasoned that delivery of a multi-drug cocktail with independent anti-neoplastic mechanisms would provide the strongest therapeutic effect in meningiomas. As systemic treatment with combination agents resulted in severe toxicity in mice, we performed local injection of bortezomib / romidepsin / docetaxel (BRD) triple therapy over 24 days in flank xenografts of IOMM-LEE and CH157 meningiomas. Tumor growth was reduced by 71-88% relative to vehicle (p<0.01), and mice showed no systemic toxicity with local therapy. Notably, the addition of radiotherapy did not further enhance the effect of BRD. To optimize local delivery, we developed a polyanhydride bioresorbable wafer designed to fit in a meningioma resection cavity, analogous to carmustine wafers used in gliomas. Intracranial implantation of wafers caused no local toxicity or inflammation in mice. Docetaxel-loaded wafers prevented the growth of flank-injected IOMM-LEE cells relative to wafers without drug (0 mm3 vs. 230 mm3 at 3 weeks post-injection, N=5/group, p<0.01). Our results demonstrate that bioresorbable wafers containing a cocktail of potent chemotherapies may be an effective new strategy against locally aggressive meningiomas.

Abstract The gene F3, encoding Tissue Factor (TF), is expressed in many cancers and contributes to their malignancy. Our previous work showed that, among adult-type diffuse gliomas, IDH wild-type (IDHwt) glioblastomas (GBM) express more TF than IDH mutant (IDHmut) gliomas (PMID: 27664011, 30266764, 31222125). Tisotumab vedotin (TisVed), an anti-TF antibody conjugated to monomethyl auristatin E, is a therapeutic designed to target cells expressing TF. We therefore sought to determine the therapeutic potential of TisVed in IDHwt vs. IDHmut gliomas. TisVed was more active against cultured IDHwt GBM cells than IDHmut glioma cells (P<0.0001). This activity was increased by 55% with daily washout of the soluble TF secreted by IDHwt GBM cells. TisVed extended the survival of mice intracranially engrafted with IDHwt GBM by 34% (37.5 days vs. 28 days for IgG control, P=0.006), but not mice with IDHmut glioma (30.5 days, P=0.88). TisVed also reduced the growth of IDHwt GBM flank xenografts by 58% (P=0.045). Unconjugated Tis had no antitumor effect intracranially or in the flank. All 12 flank-engrafted mice treated with Tis, and 9/12 mice treated with TisVed, developed large hematomas in and around the flank xenografts, compared to 0/12 IgG-treated mice (P<0.001). Similarly, a semiquantitative analysis showed that intracerebral hemorrhage was more extensive in Tis/TisVed- treated GBM12 mice than in IgG-treated GBM12 mice (P=0.046). These data indicate that TisVed targets high TF-expressing IDHwt GBM, but not low TF-expressing IDHmut glioma, that its activity is predominately through the vedotin conjugate rather than inhibition of TF signaling, and that it may have some effect against TF-expressing IDHwt GBM, but intracerebral hemorrhage may be a concern.

Acquired resistance to temozolomide (TMZ) chemotherapy due to DNA mismatch repair (MMR) enzyme deficiency is a barrier to improving outcomes for IDH wild-type glioblastoma (GBM) patients. KL-50 is a new imidazotetrazine-based therapeutic designed to induce DNA interstrand cross links, and subsequent double-stranded breaks, in an MMR-independent manner in cells with O-6-Methylguanine-DNA Methyltransferase (MGMT) deficiency. Previous research showed its efficacy against LN229 glioma cells with MMR and MGMT knockdown. Its activity against patient-derived GBM that model post-TMZ recurrent tumors is unclear.