IntroductionGut microbiome affecting the responses to immune checkpoint inhibitors against advanced NSCLC has been investigated in the Western population. However, considering pre-existing genetic and gut microbiota variation, the relevance remains unknown in the East-Asian NSCLC population. This study is designed to explore the relationship between gut microbiome and clinical outcomes in Chinese patients with NSCLC who have received treatment using an anti–programmed death 1 (PD-1) blockade.MethodsThirty-seven patients with advanced NSCLC receiving treatment with nivolumab were enrolled in CheckMate 078 (NCT02613507) and CheckMate 870 (NCT03195491). Fecal samples were collected at the starting point, when patients received nivolumab, at clinical evaluation, and when disease progression was noted. 16S ribosome RNA gene sequencing was applied to assess gut microbiota profiles. Peripheral immune signatures were determined by multicolor flow cytometry in parallel.ResultsWhen subgrouping patients into responder (R) and nonresponder according to the clinical response assessed using Response Evaluation Criteria in Solid Tumor version 1.1, R patients harbored higher diversity of gut microbiome at the starting point with stable composition during the treatment. Patients with high microbiome diversity had significantly prolonged progression-free survival when compared to those with low diversity. Compositional difference was observed between the two groups as well with the enrichment of Alistipes putredinis, Bifidobacterium longum, and Prevotella copri in R whereas Ruminococcus_unclassified enriched in nonresponding patients. Analysis of systemic immune responses using multicolor flow cytometry revealed that patients with a high abundance of microbiome diversity in the gut had a greater frequency of unique memory CD8+ T cell and natural killer cell subsets in the periphery in response to anti–PD-1 therapy.ConclusionsOur results reveal strong correlation between gut microbiome diversity and the responses to anti–PD-1 immunotherapy in Chinese patients with advanced NSCLC. Patients with favorable gut microbiome (such as those with high diversity) exhibit enhanced memory T cell and natural killer cell signatures in the periphery. These findings provide important implications for the prediction and the evaluation of anti–PD-1 immunotherapy against NSCLC in the Chinese population.

Non-small cell lung cancer (NSCLC) patients with EGFR mutations exhibit an unfavorable response to immune checkpoint inhibitor (ICI) monotherapy, and their tumor microenvironment (TME) is usually immunosuppressed. TGF-β plays an important role in immunosuppression; however, the effects of TGF-β on the TME and the efficacy of anti-PD-1 immunotherapy against EGFR-mutated tumors remain unclear.

With the revolutionary progress of immune checkpoint inhibitors (ICIs) in non–small cell lung cancer, identifying patients with cancer who would benefit from ICIs has become critical and urgent. Here, we report protein tyrosine phosphatase receptor type T (PTPRT) loss as a precise and convenient predictive marker independent of PD-L1 expression for anti–PD-1/PD-L1 axis therapy. Anti–PD-1/PD-L1 axis treatment markedly increased progression-free survival in patients with PTPRT-deficient tumors. PTPRT-deficient tumors displayed cumulative DNA damage, increased cytosolic DNA release, and higher tumor mutation burden. Moreover, the tyrosine residue 240 of STING was identified as a direct substrate of PTPRT. PTPRT loss elevated phosphorylation of STING at Y240 and thus inhibited its proteasome-mediated degradation. PTPRT-deficient tumors released more IFN-β, CCL5, and CXCL10 by activation of STING pathway and increased immune cell infiltration, especially of CD8 T cells and natural killer cells, ultimately enhancing the efficacy of anti–PD-1 therapy in multiple subcutaneous and orthotopic tumor mouse models. The response of PTPRT-deficient tumors to anti–PD-1 therapy depends on the tumor-intrinsic STING pathway. In summary, our findings reveal the mechanism of how PTPRT-deficient tumors become sensitive to anti–PD-1 therapy and highlight the biological function of PTPRT in innate immunity. Considering the prevalence of PTPRT mutations and negative expression, this study has great value for patient stratification and clinical decision-making.