Programmed death 1 (PD-1) protein, a T-cell coinhibitory receptor, and one of its ligands, PD-L1, play a pivotal role in the ability of tumor cells to evade the host's immune system. Blockade of interactions between PD-1 and PD-L1 enhances immune function in vitro and mediates antitumor activity in preclinical models.

We assessed the efficacy and safety of programmed cell death 1 (PD-1) inhibition with pembrolizumab in patients with advanced non–small-cell lung cancer enrolled in a phase 1 study. We also sought to define and validate an expression level of the PD-1 ligand 1 (PD-L1) that is associated with the likelihood of clinical benefit.

The immune checkpoint inhibitor ipilimumab is the standard-of-care treatment for patients with advanced melanoma. Pembrolizumab inhibits the programmed cell death 1 (PD-1) immune checkpoint and has antitumor activity in patients with advanced melanoma.In this randomized, controlled, phase 3 study, we assigned 834 patients with advanced melanoma in a 1:1:1 ratio to receive pembrolizumab (at a dose of 10 mg per kilogram of body weight) every 2 weeks or every 3 weeks or four doses of ipilimumab (at 3 mg per kilogram) every 3 weeks. Primary end points were progression-free and overall survival.The estimated 6-month progression-free-survival rates were 47.3% for pembrolizumab every 2 weeks, 46.4% for pembrolizumab every 3 weeks, and 26.5% for ipilimumab (hazard ratio for disease progression, 0.58; P<0.001 for both pembrolizumab regimens versus ipilimumab; 95% confidence intervals [CIs], 0.46 to 0.72 and 0.47 to 0.72, respectively). Estimated 12-month survival rates were 74.1%, 68.4%, and 58.2%, respectively (hazard ratio for death for pembrolizumab every 2 weeks, 0.63; 95% CI, 0.47 to 0.83; P=0.0005; hazard ratio for pembrolizumab every 3 weeks, 0.69; 95% CI, 0.52 to 0.90; P=0.0036). The response rate was improved with pembrolizumab administered every 2 weeks (33.7%) and every 3 weeks (32.9%), as compared with ipilimumab (11.9%) (P<0.001 for both comparisons). Responses were ongoing in 89.4%, 96.7%, and 87.9% of patients, respectively, after a median follow-up of 7.9 months. Efficacy was similar in the two pembrolizumab groups. Rates of treatment-related adverse events of grade 3 to 5 severity were lower in the pembrolizumab groups (13.3% and 10.1%) than in the ipilimumab group (19.9%).The anti-PD-1 antibody pembrolizumab prolonged progression-free survival and overall survival and had less high-grade toxicity than did ipilimumab in patients with advanced melanoma. (Funded by Merck Sharp & Dohme; KEYNOTE-006 ClinicalTrials.gov number, NCT01866319.).

Clinical and correlative biomarker results from a phase 1 clinical trial in patients with different solid tumours are presented; the findings indicate that PD-L1 expression on tumour-infiltrating immune cells is associated with clinical response to MPDL3280A (anti-PD-L1). The transmembrane protein PD-L1 (programmed death-ligand 1) is upregulated in many different types of cancer and protocols targeting its interactions have shown promise in pre-clinical studies. Here Roy Herbst et al. present clinical and correlative biomarker results from a phase I clinical trial in patients with solid tumours of various types treated with the engineered anti-PD-L1 antibody MPDL3280A. The findings indicate that PD-L1 expression on tumour-infiltrating immune cells is associated with clinical response to MPDL3280A. The development of human cancer is a multistep process characterized by the accumulation of genetic and epigenetic alterations that drive or reflect tumour progression. These changes distinguish cancer cells from their normal counterparts, allowing tumours to be recognized as foreign by the immune system1,2,3,4. However, tumours are rarely rejected spontaneously, reflecting their ability to maintain an immunosuppressive microenvironment5. Programmed death-ligand 1 (PD-L1; also called B7-H1 or CD274), which is expressed on many cancer and immune cells, plays an important part in blocking the ‘cancer immunity cycle’ by binding programmed death-1 (PD-1) and B7.1 (CD80), both of which are negative regulators of T-lymphocyte activation. Binding of PD-L1 to its receptors suppresses T-cell migration, proliferation and secretion of cytotoxic mediators, and restricts tumour cell killing6,7,8,9,10. The PD-L1–PD-1 axis protects the host from overactive T-effector cells not only in cancer but also during microbial infections11. Blocking PD-L1 should therefore enhance anticancer immunity, but little is known about predictive factors of efficacy. This study was designed to evaluate the safety, activity and biomarkers of PD-L1 inhibition using the engineered humanized antibody MPDL3280A. Here we show that across multiple cancer types, responses (as evaluated by Response Evaluation Criteria in Solid Tumours, version 1.1) were observed in patients with tumours expressing high levels of PD-L1, especially when PD-L1 was expressed by tumour-infiltrating immune cells. Furthermore, responses were associated with T-helper type 1 (TH1) gene expression, CTLA4 expression and the absence of fractalkine (CX3CL1) in baseline tumour specimens. Together, these data suggest that MPDL3280A is most effective in patients in which pre-existing immunity is suppressed by PD-L1, and is re-invigorated on antibody treatment.

The programmed death 1 (PD-1) receptor is a negative regulator of T-cell effector mechanisms that limits immune responses against cancer. We tested the anti–PD-1 antibody lambrolizumab (previously known as MK-3475) in patients with advanced melanoma.

Abstract Purpose: Immunotherapeutic agents produce antitumor effects by inducing cancer-specific immune responses or by modifying native immune processes. Resulting clinical response patterns extend beyond those of cytotoxic agents and can manifest after an initial increase in tumor burden or the appearance of new lesions (progressive disease). Response Evaluation Criteria in Solid Tumors or WHO criteria, designed to detect early effects of cytotoxic agents, may not provide a complete assessment of immunotherapeutic agents. Novel criteria for the evaluation of antitumor responses with immunotherapeutic agents are required. Experimental Design: The phase II clinical trial program with ipilimumab, an antibody that blocks CTL antigen-4, represents the most comprehensive data set available to date for an immunotherapeutic agent. Novel immune therapy response criteria proposed, based on the shared experience from community workshops and several investigators, were evaluated using data from ipilimumab phase II clinical trials in patients with advanced melanoma. Results: Ipilimumab monotherapy resulted in four distinct response patterns: (a) shrinkage in baseline lesions, without new lesions; (b) durable stable disease (in some patients followed by a slow, steady decline in total tumor burden); (c) response after an increase in total tumor burden; and (d) response in the presence of new lesions. All patterns were associated with favorable survival. Conclusion: Systematic criteria, designated immune-related response criteria, were defined in an attempt to capture additional response patterns observed with immune therapy in advanced melanoma beyond those described by Response Evaluation Criteria in Solid Tumors or WHO criteria. Further prospective evaluations of the immune-related response criteria, particularly their association with overall survival, are warranted. (Clin Cancer Res 2009;15(23):7412–20)

Resistance to therapy with BRAF kinase inhibitors is associated with reactivation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway. To address this problem, we conducted a phase 1 and 2 trial of combined treatment with dabrafenib, a selective BRAF inhibitor, and trametinib, a selective MAPK kinase (MEK) inhibitor.

The anti-programmed-death-receptor-1 (PD-1) antibody pembrolizumab has shown potent antitumour activity at different doses and schedules in patients with melanoma. We compared the efficacy and safety of pembrolizumab at doses of 2 mg/kg and 10 mg/kg every 3 weeks in patients with ipilimumab-refractory advanced melanoma.In an open-label, international, multicentre expansion cohort of a phase 1 trial, patients (aged ≥18 years) with advanced melanoma whose disease had progressed after at least two ipilimumab doses were randomly assigned with a computer-generated allocation schedule (1:1 final ratio) to intravenous pembrolizumab at 2 mg/kg every 3 weeks or 10 mg/kg every 3 weeks until disease progression, intolerable toxicity, or consent withdrawal. Primary endpoint was overall response rate (ORR) assessed with the Response Evaluation Criteria In Solid Tumors (RECIST, version 1.1) by independent central review. Analysis was done on the full-analysis set (all treated patients with measurable disease at baseline). This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01295827.173 patients received pembrolizumab 2 mg/kg (n=89) or 10 mg/kg (n=84). Median follow-up duration was 8 months. ORR was 26% at both doses--21 of 81 patients in the 2 mg/kg group and 20 of 76 in the 10 mg/kg group (difference 0%, 95% CI -14 to 13; p=0·96). Treatment was well tolerated, with similar safety profiles in the 2 mg/kg and 10 mg/kg groups and no drug-related deaths. The most common drug-related adverse events of any grade in the 2 mg/kg and 10 mg/kg groups were fatigue (29 [33%] vs 31 [37%]), pruritus (23 [26%] vs 16 [19%]), and rash (16 [18%] vs 15 [18%]). Grade 3 fatigue, reported in five (3%) patients in the 2 mg/kg pembrolizumab group, was the only drug-related grade 3 to 4 adverse event reported in more than one patient.The results suggest that pembrolizumab at a dose of 2 mg/kg or 10 mg/kg every 3 weeks might be an effective treatment in patients for whom there are few effective treatment options.Merck Sharp and Dohme.

Summary

Background

 Patients with melanoma that progresses on ipilimumab and, if BRAF^V600 mutant-positive, a BRAF or MEK inhibitor or both, have few treatment options. We assessed the efficacy and safety of two pembrolizumab doses versus investigator-choice chemotherapy in patients with ipilimumab-refractory melanoma. 

Methods

 We carried out a randomised phase 2 trial of patients aged 18 years or older from 73 hospitals, clinics, and academic medical centres in 12 countries who had confirmed progressive disease within 24 weeks after two or more ipilimumab doses and, if BRAF^V600 mutant-positive, previous treatment with a BRAF or MEK inhibitor or both. Patients had to have resolution of all ipilimumab-related adverse events to grade 0–1 and prednisone 10 mg/day or less for at least 2 weeks, an Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) performance status of 0 or 1, and at least one measurable lesion to be eligible. Using a centralised interactive voice response system, we randomly assigned (1:1:1) patients in a block size of six to receive intravenous pembrolizumab 2 mg/kg or 10 mg/kg every 3 weeks or investigator-choice chemotherapy (paclitaxel plus carboplatin, paclitaxel, carboplatin, dacarbazine, or oral temozolomide). Randomisation was stratified by ECOG performance status, lactate dehydrogenase concentration, and BRAF^V600 mutation status. Individual treatment assignment between pembrolizumab and chemotherapy was open label, but investigators and patients were masked to assignment of the dose of pembrolizumab. We present the primary endpoint at the prespecified second interim analysis of progression-free survival in the intention-to-treat population. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01704287. The study is closed to enrolment but continues to follow up and treat patients. 

Findings

 Between Nov 30, 2012, and Nov 13, 2013, we enrolled 540 patients: 180 patients were randomly assigned to receive pembrolizumab 2 mg/kg, 181 to receive pembrolizumab 10 mg/kg, and 179 to receive chemotherapy. Based on 410 progression-free survival events, progression-free survival was improved in patients assigned to pembrolizumab 2 mg/kg (HR 0·57, 95% CI 0·45–0·73; p<0·0001) and those assigned to pembrolizumab 10 mg/kg (0·50, 0·39–0·64; p<0·0001) compared with those assigned to chemotherapy. 6-month progression-free survival was 34% (95% CI 27–41) in the pembrolizumab 2 mg/kg group, 38% (31–45) in the 10 mg/kg group, and 16% (10–22) in the chemotherapy group. Treatment-related grade 3–4 adverse events occurred in 20 (11%) patients in the pembrolizumab 2 mg/kg group, 25 (14%) in the pembrolizumab 10 mg/kg group, and 45 (26%) in the chemotherapy group. The most common treatment-related grade 3–4 adverse event in the pembrolizumab groups was fatigue (two [1%] of 178 patients in the 2 mg/kg group and one [<1%] of 179 patients in the 10 mg/kg group, compared with eight [5%] of 171 in the chemotherapy group). Other treatment-related grade 3–4 adverse events include generalised oedema and myalgia (each in two [1%] patients) in those given pembrolizumab 2 mg/kg; hypopituitarism, colitis, diarrhoea, decreased appetite, hyponatremia, and pneumonitis (each in two [1%]) in those given pembrolizumab 10 mg/kg; and anaemia (nine [5%]), fatigue (eight [5%]), neutropenia (six [4%]), and leucopenia (six [4%]) in those assigned to chemotherapy. 

Interpretation

 These findings establish pembrolizumab as a new standard of care for the treatment of ipilimumab-refractory melanoma. 

Funding

 Merck Sharp & Dohme.

On the basis of data from a phase 2 trial that compared the checkpoint inhibitor ipilimumab at doses of 0.3 mg, 3 mg, and 10 mg per kilogram of body weight in patients with advanced melanoma, this phase 3 trial evaluated ipilimumab at a dose of 10 mg per kilogram in patients who had undergone complete resection of stage III melanoma.After patients had undergone complete resection of stage III cutaneous melanoma, we randomly assigned them to receive ipilimumab at a dose of 10 mg per kilogram (475 patients) or placebo (476) every 3 weeks for four doses, then every 3 months for up to 3 years or until disease recurrence or an unacceptable level of toxic effects occurred. Recurrence-free survival was the primary end point. Secondary end points included overall survival, distant metastasis-free survival, and safety.At a median follow-up of 5.3 years, the 5-year rate of recurrence-free survival was 40.8% in the ipilimumab group, as compared with 30.3% in the placebo group (hazard ratio for recurrence or death, 0.76; 95% confidence interval [CI], 0.64 to 0.89; P<0.001). The rate of overall survival at 5 years was 65.4% in the ipilimumab group, as compared with 54.4% in the placebo group (hazard ratio for death, 0.72; 95.1% CI, 0.58 to 0.88; P=0.001). The rate of distant metastasis-free survival at 5 years was 48.3% in the ipilimumab group, as compared with 38.9% in the placebo group (hazard ratio for death or distant metastasis, 0.76; 95.8% CI, 0.64 to 0.92; P=0.002). Adverse events of grade 3 or 4 occurred in 54.1% of the patients in the ipilimumab group and in 26.2% of those in the placebo group. Immune-related adverse events of grade 3 or 4 occurred in 41.6% of the patients in the ipilimumab group and in 2.7% of those in the placebo group. In the ipilimumab group, 5 patients (1.1%) died owing to immune-related adverse events.As adjuvant therapy for high-risk stage III melanoma, ipilimumab at a dose of 10 mg per kilogram resulted in significantly higher rates of recurrence-free survival, overall survival, and distant metastasis-free survival than placebo. There were more immune-related adverse events with ipilimumab than with placebo. (Funded by Bristol-Myers Squibb; ClinicalTrials.gov number, NCT00636168 , and EudraCT number, 2007-001974-10 .).