Ibrutinib is an irreversible inhibitor of Bruton's tyrosine kinase (BTK) and is effective in chronic lymphocytic leukemia (CLL). Resistance to irreversible kinase inhibitors and resistance associated with BTK inhibition have not been characterized. Although only a small proportion of patients have had a relapse during ibrutinib therapy, an understanding of resistance mechanisms is important. We evaluated patients with relapsed disease to identify mutations that may mediate ibrutinib resistance.

Purpose We evaluated the safety and feasibility of anti-CD19 chimeric antigen receptor–modified T (CAR-T) cell therapy in patients with chronic lymphocytic leukemia (CLL) who had previously received ibrutinib. Methods Twenty-four patients with CLL received lymphodepleting chemotherapy and anti-CD19 CAR-T cells at one of three dose levels (2 × 10 5 , 2 × 10 6 , or 2 × 10 7 CAR-T cells/kg). Nineteen patients experienced disease progression while receiving ibrutinib, three were ibrutinib intolerant, and two did not experience progression while receiving ibrutinib. Six patients were venetoclax refractory, and 23 had a complex karyotype and/or 17p deletion. Results Four weeks after CAR-T cell infusion, the overall response rate (complete response [CR] and/or partial response [PR]) by International Workshop on Chronic Lymphocytic Leukemia (IWCLL) criteria was 71% (17 of 24). Twenty patients (83%) developed cytokine release syndrome, and eight (33%) developed neurotoxicity, which was reversible in all but one patient with a fatal outcome. Twenty of 24 patients received cyclophosphamide and fludarabine lymphodepletion and CD19 CAR-T cells at or below the maximum tolerated dose (≤ 2 × 10 6 CAR-T cells/kg). In 19 of these patients who were restaged, the overall response rate by IWCLL imaging criteria 4 weeks after infusion was 74% (CR, 4/19, 21%; PR, 10/19, 53%), and 15/17 patients (88%) with marrow disease before CAR-T cells had no disease by flow cytometry after CAR-T cells. Twelve of these patients underwent deep IGH sequencing, and seven (58%) had no malignant IGH sequences detected in marrow. Absence of the malignant IGH clone in marrow of patients with CLL who responded by IWCLL criteria was associated with 100% progression-free survival and overall survival (median 6.6 months follow-up) after CAR-T cell immunotherapy. The progression-free survival was similar in patients with lymph node PR or CR by IWCLL criteria. Conclusion CD19 CAR-T cells are highly effective in high-risk patients with CLL after they experience treatment failure with ibrutinib therapy.

Importance

 The Bruton tyrosine kinase (BTK) inhibitor ibrutinib is effective in patients with chronic lymphocytic leukemia (CLL). Reasons for discontinuing therapy with this drug and outcomes following discontinuation have not been evaluated outside of clinical trials with relatively short follow-up. 

Objective

 To determine features associated with discontinuation of ibrutinib therapy and outcomes. 

Design, Setting, and Participants

 A total of 308 patients participating in 4 sequential trials of ibrutinib at The Ohio State University Comprehensive Cancer Center were included. These clinical trials accrued patients included in this analysis from May 2010 until April 2014, and data were locked in June 2014. 

Main Outcomes and Measures

 Patients were evaluated for time to therapy discontinuation, reasons for discontinuation, and survival following discontinuation. For patients who discontinued therapy because of disease progression, targeted deep sequencing was performed in samples at baseline and time of relapse. 

Results

 With a median follow-up of 20 months, 232 patients remained on therapy, 31 had discontinued because of disease progression, and 45 had discontinued for other reasons. Disease progression includes Richter’s transformation (RT) or progressive CLL. Richter’s transformation appeared to occur early and CLL progressions later (cumulative incidence at 12 months, 4.5% [95% CI, 2.0%-7.0%] and 0.3% [95% CI, 0%-1.0%], respectively). Median survival following RT was 3.5 months (95% CI, 0.3-6.0 months) and 17.6 months (95% CI, 4.7 months–“not reached”) following CLL progression. Sequencing on peripheral blood from 8 patients with RT revealed 2 with mutations inBTK, and a lymph node sample showed no mutations inBTKorPLCG2. Deep sequencing on 11 patients with CLL progression revealedBTKorPLCG2mutations in all. These mutations were not identified before treatment in any patient. 

Conclusions and Relevance

 This single-institution experience with ibrutinib confirms it to be an effective therapy and identifies, for the first time, baseline factors associated with ibrutinib therapy discontinuation. Outcomes data show poor prognosis after discontinuation, especially for those patients with RT. Finally, sequencing data confirm initial reports associating mutations inBTKandPLCG2with progression and clearly show that CLL progressions are associated with these mutations, while RT is likely not. 

Trial Registrations

 clinicaltrials.gov Identifiers:NCT01105247,NCT01217749,NCT01589302, andNCT01578707

Purpose Therapeutic targeting of Bruton tyrosine kinase (BTK) with ibrutinib in chronic lymphocytic leukemia has led to a paradigm shift in therapy, and relapse has been uncommon with current follow-up. Acquired mutations in BTK and PLCG2 can cause relapse, but data regarding the prevalence and natural history of these mutations are limited. Patients and Methods Patients accrued to four sequential studies of ibrutinib were included in these analyses. Deep sequencing for BTK and PLCG2 was performed retrospectively on patients who experienced relapse and prospectively on a screening population. Results With a median follow-up time of 3.4 years, the estimated cumulative incidence of progression at 4 years is 19% (95% CI, 14% to 24%). Baseline karyotypic complexity, presence of del(17)(p13.1), and age less than 65 years were risk factors for progression. Among patients who experienced relapse, acquired mutations of BTK or PLCG2 were found in 85% (95% CI, 71% to 94%), and these mutations were detected an estimated median of 9.3 months (95% CI, 7.6 to 11.7 months) before relapse. Of a group of 112 patients examined prospectively, eight patients have experienced relapse, and all of these patients had acquired resistance mutations before relapse. A resistance mutation was detected in an additional eight patients who have not yet met criteria for clinical relapse. Conclusion Relapse of chronic lymphocytic leukemia after ibrutinib is an issue of increasing clinical significance. We show that mutations in BTK and PLCG2 appear early and have the potential to be used as a biomarker for future relapse, suggesting an opportunity for intervention.

Patients with chronic lymphocytic leukemia (CLL) respond well to initial treatment with the Bcell lymphoma 2 (BCL2) inhibitor venetoclax. Upon relapse, they often retain sensitivity to BCL2 targeting, but durability of response remains a concern. We hypothesize that targeting both BCL2 and B-cell lymphoma-extra large (BCLXL) will be a successful strategy to treat CLL, including for patients who relapse on venetoclax. To test this hypothesis, we conducted a pre-clinical investigation of LP-118, a highly potent inhibitor of BCL2 with moderate BCLXL inhibition to minimize platelet toxicity. This study demonstrated that LP-118 induces efficient BAK activation, cytochrome C release, and apoptosis in both venetoclax naïve and resistant CLL cells. Significantly, LP-118 is effective in cell lines expressing the BCL2 G101V mutation and in cells expressing BCLXL but lacking BCL2 dependence. Using an immunocompetent mouse model, Eμ-TCL1, LP-118 demonstrates low platelet toxicity, which hampered earlier BCLXL inhibitors. Finally, LP-118 in the RS4;11 and OSU-CLL xenograft models results in decreases in tumor burden and survival advantage, respectively. These results provide a mechanistic rationale for the evaluation of LP-118 for the treatment of venetoclax responsive and relapsed CLL.