Immunotherapy induces durable responses in a subset of patients with cancer. High tumor mutational burden (TMB) may be a response biomarker for PD-1/PD-L1 blockade in tumors such as melanoma and non-small cell lung cancer (NSCLC). Our aim was to examine the relationship between TMB and outcome in diverse cancers treated with various immunotherapies. We reviewed data on 1,638 patients who had undergone comprehensive genomic profiling and had TMB assessment. Immunotherapy-treated patients (N = 151) were analyzed for response rate (RR), progression-free survival (PFS), and overall survival (OS). Higher TMB was independently associated with better outcome parameters (multivariable analysis). The RR for patients with high (≥20 mutations/mb) versus low to intermediate TMB was 22/38 (58%) versus 23/113 (20%; P = 0.0001); median PFS, 12.8 months vs. 3.3 months (P ≤ 0.0001); median OS, not reached versus 16.3 months (P = 0.0036). Results were similar when anti-PD-1/PD-L1 monotherapy was analyzed (N = 102 patients), with a linear correlation between higher TMB and favorable outcome parameters; the median TMB for responders versus nonresponders treated with anti-PD-1/PD-L1 monotherapy was 18.0 versus 5.0 mutations/mb (P < 0.0001). Interestingly, anti-CTLA4/anti-PD-1/PD-L1 combinations versus anti-PD-1/PD-L1 monotherapy was selected as a factor independent of TMB for predicting better RR (77% vs. 21%; P = 0.004) and PFS (P = 0.024). Higher TMB predicts favorable outcome to PD-1/PD-L1 blockade across diverse tumors. Benefit from dual checkpoint blockade did not show a similarly strong dependence on TMB. Mol Cancer Ther; 16(11); 2598-608. ©2017 AACR.

Abstract Purpose: Checkpoint inhibitors demonstrate salutary anticancer effects, including long-term remissions. PD-L1 expression/amplification, high mutational burden, and mismatch repair deficiency correlate with response. We have, however, observed a subset of patients who appear to be “hyperprogressors,” with a greatly accelerated rate of tumor growth and clinical deterioration compared with pretherapy, which was also recently reported by Institut Gustave Roussy. The current study investigated potential genomic markers associated with “hyperprogression” after immunotherapy. Experimental Design: Consecutive stage IV cancer patients who received immunotherapies (CTLA-4, PD-1/PD-L1 inhibitors or other [investigational] agents) and had their tumor evaluated by next-generation sequencing were analyzed (N = 155). We defined hyperprogression as time-to-treatment failure (TTF) &lt;2 months, &gt;50% increase in tumor burden compared with preimmunotherapy imaging, and &gt;2-fold increase in progression pace. Results: Amongst 155 patients, TTF &lt;2 months was seen in all six individuals with MDM2/MDM4 amplification. After anti-PD1/PDL1 monotherapy, four of these patients showed remarkable increases in existing tumor size (55% to 258%), new large masses, and significantly accelerated progression pace (2.3-, 7.1-, 7.2- and 42.3-fold compared with the 2 months before immunotherapy). In multivariate analysis, MDM2/MDM4 and EGFR alterations correlated with TTF &lt;2 months. Two of 10 patients with EGFR alterations were also hyperprogressors (53.6% and 125% increase in tumor size; 35.7- and 41.7-fold increase). Conclusions: Some patients with MDM2 family amplification or EGFR aberrations had poor clinical outcome and significantly increased rate of tumor growth after single-agent checkpoint (PD-1/PD-L1) inhibitors. Genomic profiles may help to identify patients at risk for hyperprogression on immunotherapy. Further investigation is urgently needed. Clin Cancer Res; 23(15); 4242–50. ©2017 AACR.

Cancer treatments have evolved from indiscriminate cytotoxic agents to selective genome- and immune-targeted drugs that have transformed the outcomes of some malignancies1. Tumor complexity and heterogeneity suggest that the ‘precision medicine’ paradigm of cancer therapy requires treatment to be personalized to the individual patient2–6. To date, precision oncology trials have been based on molecular matching with predetermined monotherapies7–14. Several of these trials have been hindered by very low matching rates, often in the 5–10% range15, and low response rates. Low matching rates may be due to the use of limited gene panels, restrictive molecular matching algorithms, lack of drug availability, or the deterioration and death of end-stage patients before therapy can be implemented. We hypothesized that personalized treatment with combination therapies would improve outcomes in patients with refractory malignancies. As a first test of this concept, we implemented a cross-institutional prospective study (I-PREDICT, NCT02534675 ) that used tumor DNA sequencing and timely recommendations for individualized treatment with combination therapies. We found that administration of customized multidrug regimens was feasible, with 49% of consented patients receiving personalized treatment. Targeting of a larger fraction of identified molecular alterations, yielding a higher ‘matching score’, was correlated with significantly improved disease control rates, as well as longer progression-free and overall survival rates, compared to targeting of fewer somatic alterations. Our findings suggest that the current clinical trial paradigm for precision oncology, which pairs one driver mutation with one drug, may be optimized by treating molecularly complex and heterogeneous cancers with combinations of customized agents. A prospective clinical study of cancer patients (I-PREDICT) demonstrated the feasibility of matching genomic alterations found in tumors to combined drug treatments.

Tumour cells, with stem-like properties, are highly aggressive and often show drug resistance. Here, we reveal that integrin αvβ3 serves as a marker of breast, lung and pancreatic carcinomas with stem-like properties that are highly resistant to receptor tyrosine kinase inhibitors such as erlotinib. This was observed in vitro and in mice bearing patient-derived tumour xenografts or in clinical specimens from lung cancer patients who had progressed on erlotinib. Mechanistically, αvβ3, in the unliganded state, recruits KRAS and RalB to the tumour cell plasma membrane, leading to the activation of TBK1 and NF-κB. In fact, αvβ3 expression and the resulting KRAS–RalB–NF-κB pathway were both necessary and sufficient for tumour initiation, anchorage independence, self-renewal and erlotinib resistance. Pharmacological targeting of this pathway with bortezomib reversed both tumour stemness and erlotinib resistance. These findings not only identify αvβ3 as a marker/driver of carcinoma stemness but also reveal a therapeutic strategy to sensitize such tumours to RTK inhibition. Cheresh and colleagues delineate a pathway that regulates tumour cell stemness and resistance to therapy. They find that the unliganded integrin αvβ3 is able to promote cancer cell self-renewal, tumour initiation and resistance to EGFR inhibitors by binding KRAS and RalB to activate the NF-κB pathway.

Purpose Fusions that involve neurotrophic-tropomyosin receptor kinase ( NTRK) genes are known drivers of oncogenesis. Therapies that target these ultra-rare, constitutionally active NTRK fusions have been remarkably effective. Herein, we analyze the prevalence of the full array of NTRK alterations—fusions, mutations, copy number alterations, and increased transcript expression—in diverse adult and pediatric tumor types to understand the landscape of NTRK aberrations in cancer. Methods We assessed 13,467 samples available from The Cancer Genome Atlas (adult tumors) and the St Jude PeCan database (pediatric tumors) for the prevalence of NTRK fusions, as well as associated genomic and transcriptomic co-aberrations in different tumor types. Results NTRK fusions were observed in 0.31% of adult tumors and in 0.34% of pediatric tumors. The most common gene partners were NTRK3 (0.16% of adult tumors) followed by NTRK1 (0.14% of pediatric tumors). NTRK fusions were found more commonly in pediatric melanoma (11.1% of samples), pediatric glioma (3.97%), and adult thyroid cancers (2.34%). Additional genomic and transcriptomic NTRK alterations—mutation, amplification, and mRNA overexpression—occurred in 14.2% of samples, whereas the frequency of alterations that implicated NTRK ligands and the NTRK co-receptor (p75 NTR ) ranged from 3.8% to 5.4%. Among 31 adult samples carrying NTRK fusions, co-alterations occurred often and usually involved the downstream phosphoinositide-3-kinase signaling pathway, cell-cycle machinery, other tyrosine-kinase receptors, and mitogen-activated protein kinase signals. Conclusion Whereas NTRK fusions are exceedingly rare, other NTRK abnormalities affect 14% of patients with cancer. Affecting these alterations has not yet been achievable in cancer. Genomic co-alterations occur frequently with NTRK fusions, but it is not known if co-targeting them can attenuate primary or secondary resistance to NTRK inhibitors.

Purpose: Aberrations in genetic sequences encoding the tyrosine kinase receptor RET lead to oncogenic signaling that is targetable with anti-RET multikinase inhibitors. Understanding the comprehensive genomic landscape of RET aberrations across multiple cancers may facilitate clinical trial development targeting RETExperimental Design: We interrogated the molecular portfolio of 4,871 patients with diverse malignancies for the presence of RET aberrations using Clinical Laboratory Improvement Amendments-certified targeted next-generation sequencing of 182 or 236 gene panels.Results: Among diverse cancers, RET aberrations were identified in 88 cases [1.8% (88/4, 871)], with mutations being the most common alteration [38.6% (34/88)], followed by fusions [30.7% (27/88), including a novel SQSTM1-RET] and amplifications [25% (22/88)]. Most patients had coexisting aberrations in addition to RET anomalies [81.8% (72/88)], with the most common being in TP53-associated genes [59.1% (52/88)], cell cycle-associated genes [39.8% (35/88)], the PI3K signaling pathway [30.7% (27/88)], MAPK effectors [22.7% (20/88)], or other tyrosine kinase families [21.6% (19/88)]. RET fusions were mutually exclusive with MAPK signaling pathway alterations. All 72 patients harboring coaberrations had distinct genomic portfolios, and most [98.6% (71/72)] had potentially targetable coaberrations with either an FDA-approved or an investigational agent. Two cases with lung (KIF5B-RET) and medullary thyroid carcinoma (RET M918T) that responded to a vandetanib (multikinase RET inhibitor)-containing regimen are shown.Conclusions:RET aberrations were seen in 1.8% of diverse cancers, with most cases harboring actionable, albeit distinct, coexisting alterations. The current report suggests that optimal targeting of patients with RET anomalies will require customized combination strategies. Clin Cancer Res; 23(8); 1988-97. ©2016 AACR.

Copy number alterations in programmed cell death ligand 1 (PDL1 or CD274), programmed cell death 1 ligand 2 (PDCD1LG2 or PDL2), and Janus kinase 2 (JAK2) genes (chromosome 9p24.1) characterize Hodgkin lymphoma, resulting in high response rates to programmed cell death 1 (PD-1)/programmed cell death ligand 1 (PD-L1) blockade. The prevalence and utility of PDL1 amplification as a response biomarker to PD-1/PD-L1 blockade are unknown in other tumors.To examine the prevalence of PDL1 amplification and its utility as a response biomarker to PD-1/PD-L1 blockade in solid tumors.This retrospective study (October 1, 2012, to October 1, 2017) used a deidentified tumor database from a commercial company and annotated clinical records from a subset of patients treated at a university tertiary referral center. The study analyzed 118 187 tumors from the deidentified database, including a clinically annotated subgroup of 2039 malignant tumors.Comprehensive genomic profiling was performed on all samples to determine PDL1 amplification, microsatellite instability, and tumor mutational burden (TMB). A subset of patients was treated with PD-1/PD-L1 blockade.The prevalence of PDL1 amplification was determined among 118 187 patient samples that underwent next-generation sequencing. Solid tumors treated with checkpoint blockade were evaluated for response and progression-free survival (PFS).Of the 118 187 deidentified tumor samples, PDL1 amplifications were identified in 843 (0.7%), including more than 100 types of solid tumors. Most PDL1-amplified tumors (84.8%) had a low to intermediate TMB. PDL1 amplification did not always correlate with high-positive PD-L1 expression by immunohistochemical analysis. Six of 9 patients (66.7%) from 1 center with PDL1-amplified solid tumors had objective responses after checkpoint blockade administration. The median PFS among all treated patients was 15.2 months. Responders included 1 patient with glioblastoma (PFS, ≥5.2 months), 2 patients with head and neck squamous cell cancer (PFS, ≥9 and 15.2 months), 2 patients with metastatic basal cell cancer (PFS, 3.8 and ≥24.1 months), and 1 patient with urothelial cancer (PFS, ≥17.8 months).The results of this study suggest that PDL1 amplification occurs in a small subset of malignant tumors. Additional large-scale, prospective studies of PDL1-amplified cancers are warranted to confirm the responses to checkpoint blockade described herein, even in the absence of microsatellite instability, high PD-L1 expression, and a high TMB.

Next-generation sequencing (NGS) can identify novel cancer targets. However, interpreting the molecular findings and accessing drugs/clinical trials is challenging. Furthermore, many tumors show resistance to monotherapies. To implement a precision strategy, we initiated a multidisciplinary (basic/translational/clinical investigators, bioinformaticians, geneticists, and physicians from multiple specialties) molecular tumor board (MTB), which included a project manager to facilitate obtaining clinical-grade biomarkers (blood/tissue NGS, specific immunohistochemistry/RNA expression including for immune-biomarkers, per physician discretion) and medication-acquisition specialists/clinical trial coordinators/navigators to assist with medication access. The MTB comprehensively reviewed patient characteristics to develop N-of-One treatments implemented by the treating physician's direction under the auspices of a master protocol. Overall, 265/429 therapy-evaluable patients (62%) were matched to ≥1 recommended drug. Eighty-six patients (20%) matched to all drugs recommended by MTB, including combinatorial approaches, while 38% received physician's choice regimen, generally with unmatched approach/low degree of matching. Our results show that patients who receive MTB-recommended regimens (versus physician choice) have significantly longer progression-free (PFS) and overall survival (OS), and are better matched to therapy. High (≥50%) versus low (<50%) Matching Score therapy (roughly reflecting therapy matched to ≥50% versus <50% of alterations) independently correlates with longer PFS (hazard ratio [HR], 0.63; 95% confidence interval [CI], 0.50-0.80; P < 0.001) and OS (HR, 0.67; 95% CI, 0.50-0.90; P = 0.007) and higher stable disease ≥6 months/partial/complete remission rate (52.1% versus 30.4% P < 0.001) (all multivariate). In conclusion, patients who receive MTB-based therapy are better matched to their genomic alterations, and the degree of matching is an independent predictor of improved oncologic outcomes including survival.

6014 Background: EGFR is a known oncogenic driver in HNSCC, and the leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5 (LGR5) is a receptor expressed on cancer stem cells, including in HNSCC. Petosemtamab is a human, common light chain, IgG1 bispecific antibody with ADCC-enhanced activity, targeting EGFR and LGR5. In the dose escalation part of a phase 1/2 study, the recommended phase 2 dose (RP2D) was determined to be 1500 mg every 2 weeks (Q2W). Interim data of petosemtamab monotherapy at the RP2D in 2L/3L HNSCC led to a 37.2% overall response rate (ORR; per investigator) with 6.0 months (mo) median duration of response (DOR) [Cohen, Cancer Research 2023]. Petosemtamab (RP2D) with pembrolizumab (400 mg Q6W) is being investigated in an expansion cohort of the ongoing phase 2 study (NCT03526835) in 1L HNSCC. Methods: Primary endpoints are safety and investigator-assessed ORR (RECIST v1.1). Secondary endpoints include DOR, progression-free survival (per investigator), and overall survival. Key eligibility criteria were r/m HNSCC with no prior systemic therapy, PD-L1 combined positive score ≥1, ECOG PS 0–1, measurable disease, and primary tumor location in oropharynx (regardless of p16 status), oral cavity, hypopharynx, or larynx. Results: No dose-limiting toxicities were observed in the safety run-in. As of a November 6, 2023 data cutoff, 26 pts were treated (24 continuing therapy at the data cutoff) and median follow-up was 1.35 mo. Median age was 62.5 years (range 23–80), ECOG PS 0/1 in 10/16 pts, and 65.4% were male. The most frequent primary tumor locations were oropharynx (34.6%), oral cavity (19.2%), and hypopharynx (19.2%). A median of 2 cycles (range 1–8) were administered. The combination was well tolerated and no significant overlapping toxicities were observed. Treatment-emergent adverse events (AEs) were reported in 26 pts, and most were Grade (G) 1 or 2 in severity (no G4–5 were observed). The most frequent AEs (all Gs/G3) were acneiform dermatitis (30.8%/0%), asthenia (26.9%/0%), and rash (26.9%/0%). Infusion-related reactions (composite term) were reported in 26.9% (all Gs) and 3.8% (G3) of pts, all occurred during the first infusion and resolved. Among 10 pts evaluable for efficacy (≥2 cycles and ≥1 post-baseline scan, or early progressive disease), there were 1 confirmed complete response, 2 confirmed and 3 unconfirmed partial responses (2 confirmed after data cutoff), 3 stable disease, and 1 progressive disease; with all 6 responders on treatment at data cutoff. Enrollment has been completed and updated data will be presented. Conclusions: Petosemtamab, a first-in-class EGFR x LGR5 bispecific antibody, in combination with pembrolizumab demonstrates a well-tolerated safety profile and promising preliminary clinical efficacy as 1L treatment for pts with r/m HNSCC. Clinical trial information: NCT03526835 .