Infiltrating inflammatory cells are highly prevalent within the tumor microenvironment and mediate many processes associated with tumor progression; however, the contribution of specific populations remains unclear. For example, the nature and function of tumor-associated neutrophils (TANs) in the cancer microenvironment is largely unknown. The goal of this study was to provide a phenotypic and functional characterization of TANs in surgically resected lung cancer patients. We found that TANs constituted 5%-25% of cells isolated from the digested human lung tumors. Compared with blood neutrophils, TANs displayed an activated phenotype (CD62L(lo)CD54(hi)) with a distinct repertoire of chemokine receptors that included CCR5, CCR7, CXCR3, and CXCR4. TANs produced substantial quantities of the proinflammatory factors MCP-1, IL-8, MIP-1α, and IL-6, as well as the antiinflammatory IL-1R antagonist. Functionally, both TANs and neutrophils isolated from distant nonmalignant lung tissue were able to stimulate T cell proliferation and IFN-γ release. Cross-talk between TANs and activated T cells led to substantial upregulation of CD54, CD86, OX40L, and 4-1BBL costimulatory molecules on the neutrophil surface, which bolstered T cell proliferation in a positive-feedback loop. Together our results demonstrate that in the earliest stages of lung cancer, TANs are not immunosuppressive, but rather stimulate T cell responses.

Abstract

Objectives

 Efficient use of nivolumab in non-small-cell lung cancer (NSCLC) has been limited by the lack of a definitive predictive biomarker. In patients with metastatic melanoma treated with ipilimumab, a pretreatment neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR)<5 has been associated with improved survival. This retrospective cohort study aimed to determine whether the pretreatment NLR was associated with outcomes in NSCLC patients treated with nivolumab. 

Methods

 We reviewed the medical records of all patients with previously treated advanced NSCLC who received nivolumab between March 2015 and March 2016 outside of a clinical trial at the University of Pennsylvania. Patients were dichotomized according to pretreatment NLR<5 vs. ≥5. Multivariable logistic regression and Cox proportional hazards models were used to assess the impact of pretreatment NLR on overall survival (OS), progression-free survival (PFS), and overall response rate (ORR). 

Results

 175 patients were treated. Median age was 68 (range, 33–88); 54% were female. Twenty-five percent of patients had an Eastern Cooperative Oncology Group Performance Status (ECOG PS) ≥2; 46% had received ≥2 prior systemic therapies. In multivariate analyses, pretreatment neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) ≥5 was independently associated with inferior OS (median 5.5 vs. 8.4 months; HR 2.07, 95% CI 1.3–3.3; p=0.002) and inferior PFS (median 1.9 vs. 2.8 months; HR 1.43, 95% CI 1.02–2.0; p=0.04). 

Conclusions

 In a cohort of patients with NSCLC treated with nivolumab in routine practice, pretreatment NLR≥5 was associated with inferior outcomes. It is unclear whether this marker is predictive or prognostic. Prospective studies are warranted to determine the utility of NLR in the context of other biomarkers of programmed death-1 (PD-1) therapy.

The expanding number of targeted therapeutics for non-small cell lung cancer (NSCLC) necessitates real-time tumor genotyping, yet tissue biopsies are difficult to perform serially and often yield inadequate DNA for next-generation sequencing (NGS). We evaluated the feasibility of using cell-free circulating tumor DNA (ctDNA) NGS as a complement or alternative to tissue NGS.A total of 112 plasma samples obtained from a consecutive study of 102 prospectively enrolled patients with advanced NSCLC were subjected to ultra-deep sequencing of up to 70 genes and matched with tissue samples, when possible.We detected 275 alterations in 45 genes, and at least one alteration in the ctDNA for 86 of 102 patients (84%), with EGFR variants being most common. ctDNA NGS detected 50 driver and 12 resistance mutations, and mutations in 22 additional genes for which experimental therapies, including clinical trials, are available. Although ctDNA NGS was completed for 102 consecutive patients, tissue sequencing was only successful for 50 patients (49%). Actionable EGFR mutations were detected in 24 tissue and 19 ctDNA samples, yielding concordance of 79%, with a shorter time interval between tissue and blood collection associated with increased concordance (P = 0.038). ctDNA sequencing identified eight patients harboring a resistance mutation who developed progressive disease while on targeted therapy, and for whom tissue sequencing was not possible.Therapeutically targetable driver and resistance mutations can be detected by ctDNA NGS, even when tissue is unavailable, thus allowing more accurate diagnosis, improved patient management, and serial sampling to monitor disease progression and clonal evolution. Clin Cancer Res; 22(23); 5772-82. ©2016 AACR.

Bronchoscopy is frequently nondiagnostic in patients with pulmonary lesions suspected to be lung cancer. This often results in additional invasive testing, although many lesions are benign. We sought to validate a bronchial-airway gene-expression classifier that could improve the diagnostic performance of bronchoscopy.Current or former smokers undergoing bronchoscopy for suspected lung cancer were enrolled at 28 centers in two multicenter prospective studies (AEGIS-1 and AEGIS-2). A gene-expression classifier was measured in epithelial cells collected from the normal-appearing mainstem bronchus to assess the probability of lung cancer.A total of 639 patients in AEGIS-1 (298 patients) and AEGIS-2 (341 patients) met the criteria for inclusion. A total of 43% of bronchoscopic examinations were nondiagnostic for lung cancer, and invasive procedures were performed after bronchoscopy in 35% of patients with benign lesions. In AEGIS-1, the classifier had an area under the receiver-operating-characteristic curve (AUC) of 0.78 (95% confidence interval [CI], 0.73 to 0.83), a sensitivity of 88% (95% CI, 83 to 92), and a specificity of 47% (95% CI, 37 to 58). In AEGIS-2, the classifier had an AUC of 0.74 (95% CI, 0.68 to 0.80), a sensitivity of 89% (95% CI, 84 to 92), and a specificity of 47% (95% CI, 36 to 59). The combination of the classifier plus bronchoscopy had a sensitivity of 96% (95% CI, 93 to 98) in AEGIS-1 and 98% (95% CI, 96 to 99) in AEGIS-2, independent of lesion size and location. In 101 patients with an intermediate pretest probability of cancer, the negative predictive value of the classifier was 91% (95% CI, 75 to 98) among patients with a nondiagnostic bronchoscopic examination.The gene-expression classifier improved the diagnostic performance of bronchoscopy for the detection of lung cancer. In intermediate-risk patients with a nondiagnostic bronchoscopic examination, a negative classifier score provides support for a more conservative diagnostic approach. (Funded by Allegro Diagnostics and others; AEGIS-1 and AEGIS-2 ClinicalTrials.gov numbers, NCT01309087 and NCT00746759.).

With the advent of targeted therapies directed towards folate receptor alpha, with several such agents in late stage clinical development, the sensitive and robust detection of folate receptor alpha in tissues is of importance relative to patient selection and perhaps prognosis and prediction of response. The goal of the present study was to evaluate the expression of folate receptor alpha in non-small cell lung cancer specimens to determine its frequency of expression and its potential for prognosis. The distribution of folate receptor alpha expression in normal tissues as well as its expression and relationship to non-small cell lung cancer subtypes was assessed by immunohistochemistry using tissue microarrays and fine needle aspirates and an optimized manual staining method using the recently developed monoclonal antibody 26B3. The association between folate receptor alpha expression and clinical outcome was also evaluated on a tissue microarray created from formalin fixed paraffin embedded specimens from patients with surgically resected lung adenocarcinoma. Folate receptor alpha expression was shown to have a high discriminatory capacity for lung adenocarcinomas versus squamous cell carcinomas. While 74% of adenocarcinomas were positive for folate receptor alpha expression, our results found that only 13% of squamous cell carcinomas were FRA positive (p<0.0001). In patients with adenocarcinoma that underwent surgical resection, increased folate receptor alpha expression was associated with improved overall survival (Hazard Ratio 0.39, 95% CI 0.18-0.85). These data demonstrate the diagnostic relevance of folate receptor alpha expression in non-small cell lung cancer as determined by immunohistochemistry and suggest that determination of folate receptor alpha expression provides prognostic information in patients with lung adenocarcinoma.