Cancer organoids to model therapy response Cancer organoids are miniature, three-dimensional cell culture models that can be made from primary patient tumors and studied in the laboratory. Vlachogiannis et al. asked whether such “tumor-in-a-dish” approaches can be used to predict drug responses in the clinic. They generated a live organoid biobank from patients with metastatic gastrointestinal cancer who had previously been enrolled in phase I or II clinical trials. This allowed the authors to compare organoid drug responses with how the patient actually responded in the clinic. Encouragingly, the organoids had similar molecular profiles to those of the patient tumor, reinforcing their value as a platform for drug screening and development. Science , this issue p. 920

Abstract Infant high-grade gliomas appear clinically distinct from their counterparts in older children, indicating that histopathologic grading may not accurately reflect the biology of these tumors. We have collected 241 cases under 4 years of age, and carried out histologic review, methylation profiling, and custom panel, genome, or exome sequencing. After excluding tumors representing other established entities or subgroups, we identified 130 cases to be part of an “intrinsic” spectrum of disease specific to the infant population. These included those with targetable MAPK alterations, and a large proportion of remaining cases harboring gene fusions targeting ALK (n = 31), NTRK1/2/3 (n = 21), ROS1 (n = 9), and MET (n = 4) as their driving alterations, with evidence of efficacy of targeted agents in the clinic. These data strongly support the concept that infant gliomas require a change in diagnostic practice and management. Significance: Infant high-grade gliomas in the cerebral hemispheres comprise novel subgroups, with a prevalence of ALK, NTRK1/2/3, ROS1, or MET gene fusions. Kinase fusion–positive tumors have better outcome and respond to targeted therapy clinically. Other subgroups have poor outcome, with fusion-negative cases possibly representing an epigenetically driven pluripotent stem cell phenotype. See related video: https://vimeo.com/438254885 See related commentary by Szulzewsky and Cimino, p. 904. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 890

We undertook a comprehensive clinical and biological investigation of serial medulloblastoma biopsies obtained at diagnosis and relapse. Combined MYC family amplifications and P53 pathway defects commonly emerged at relapse, and all patients in this group died of rapidly progressive disease postrelapse. To study this interaction, we investigated a transgenic model of MYCN-driven medulloblastoma and found spontaneous development of Trp53 inactivating mutations. Abrogation of p53 function in this model produced aggressive tumors that mimicked characteristics of relapsed human tumors with combined P53-MYC dysfunction. Restoration of p53 activity and genetic and therapeutic suppression of MYCN all reduced tumor growth and prolonged survival. Our findings identify P53-MYC interactions at medulloblastoma relapse as biomarkers of clinically aggressive disease that may be targeted therapeutically.

ABSTRACT Paediatric high grade glioma and diffuse midline glioma (including DIPG) are comprised of multiple biological and clinical subgroups, the majority of which urgently require novel therapies. Patient-derived in vitro primary cell cultures represent potentially useful tools for mechanistic and preclinical investigation based upon their retention of key features of tumour subgroups under experimental conditions amenable to high-throughput approaches. We present 17 novel primary cultures derived from patients in London, Dublin and Belfast, and together with cultures established or shared from Barcelona, Brisbane, Rome and Stanford, assembled a panel of 52 models under 2D (laminin matrix) and/or 3D (neurospheres) conditions, fully credentialed by phenotypic and molecular comparison to the original tumour sample (methylation BeadArray, panel/exome sequencing, RNAseq). In screening a subset of these against a panel of ~400 approved chemotherapeutics and small molecules, we identified specific dependencies associated with tumour subgroups and/or specific molecular markers. These included MYCN -amplified cells and ATM/DNA-PK inhibitors, and DIPGs with PPM1D activating truncating mutations and inhibitors of MDM2 or PARP1. Specific mutations in PDGFRA were found to confer sensitivity to a range of RTK inhibitors, though not all such mutations conferred sensitivity to targeted agents. Notably, dual PDGFRA/FGFR and downstream pathway MEK inhibitors showed profound effects against both PDGFRA-sensitising mutant and FGFR1-dependent non-brainstem pHGG and DIPG. In total, 85% cells were found to have at least one drug screening hit in short term assays linked to the underlying biology of the patient’s tumour, providing a rational approach for individualised clinical translation.

Abstract Atherosclerosis is a chronic inflammatory condition of the arteries and represents the primary cause of various cardiovascular diseases. Despite ongoing progress, finding effective anti-inflammatory therapeutic strategies for atherosclerosis remains a challenge. Here, we assessed the potential of molecular magnetic resonance imaging (MRI) to visualize the effects of 01BSUR, an anti-interleukin-1β monoclonal antibody, for treating atherosclerosis in a murine model. Male apolipoprotein E-deficient mice were divided into a therapy group (01BSUR, 2 × 0.3 mg/kg subcutaneously, n = 10) and control group (no treatment, n = 10) and received a high-fat diet for eight weeks. The plaque burden was assessed using an elastin-targeted gadolinium-based contrast probe (0.2 mmol/kg intravenously) on a 3 T MRI scanner. T1-weighted imaging showed a significantly lower contrast-to-noise (CNR) ratio in the 01BSUR group (pre: 3.93042664; post: 8.4007067) compared to the control group (pre: 3.70679168; post: 13.2982156) following administration of the elastin-specific MRI probe ( p < 0.05). Histological examinations demonstrated a significant reduction in plaque size ( p < 0.05) and a significant decrease in plaque elastin content ( p < 0.05) in the treatment group compared to control animals. This study demonstrated that 01BSUR hinders the progression of atherosclerosis in a mouse model. Using an elastin-targeted MRI probe, we could quantify these therapeutic effects in MRI.

Several distinct fluid flow phenemena occur in solid tumours, including intravascular blood flow and interstitial convection. To probe low-velocity flow in tumors resulting from raised interstitial fluid pressure, we have developed a novel magnetic resonance imaging (MRI) technique named convection-MRI. It uses a phase-contrast acquisition with a dual-inversion vascular nulling preparation to separate intra- and extra-vascular flow. Here, we report the results of experiments in flow phantoms, numerical simulations and tumor xenograft models to investigate the technical feasibility of convection-MRI. We report a good correlation between estimates of effective fluid pressure from convection-MRI with gold-standard, invasive measurements of interstitial fluid pressure in mouse models of human colorectal carcinoma and show that convection-MRI can provide insights into the growth and response to vascular-targeting therapy in colorectal cancers.

Motivation: The diffuse growth of paediatric-type diffuse high grade glioma (PDHGG) precludes complete delineation with conventional MRI. Goal(s): Molecular imaging with CEST may improve tumour detection. Approach: Three orthotopic models of PDHGG were assessed using inverse Z-spectrum analysis of CEST data. Results: Clear distinction between tumour and contralateral normal-appearing brain in ssMT and rNOE maps, which relate to macromolecular content, was observed in two well-defined tumour models when analysed using MTRRex and AREX. Similar CEST contrast was also apparent in a third more diffuse model, inconspicuous on T2w-MRI. This CEST approach can successfully stratify PDHGG tumours in vivo. Impact: Relaxation compensated CEST metrics provide novel biochemical contrasts in three orthotopic models of paediatric-type diffuse high grade glioma, enabling detection of diffuse disease, highlighting the clinical potential of CEST contrasts to stratifying tumours.