Is cancer immunotherapy a private affair? Immune checkpoint blockade, a relatively new cancer treatment, substantially extends the survival of a subset of patients. Previous work has shown that patients whose tumors harbor the largest number of mutations—and thus produce a large number of “neoantigens” recognized as foreign by the immune system—are most likely to benefit. Expanding on these earlier studies, Van Allen et al. studied over 100 patients with melanoma and found a similar correlation (see the Perspective by Gubin and Schreiber). There was no evidence, however, that specific neoantigen sequences were shared by patients who responded. Science , this issue p. 207 , see also p. 158

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.

Abstract Most patients with BRAFV600-mutant metastatic melanoma develop resistance to selective RAF kinase inhibitors. The spectrum of clinical genetic resistance mechanisms to RAF inhibitors and options for salvage therapy are incompletely understood. We performed whole-exome sequencing on formalin-fixed, paraffin-embedded tumors from 45 patients with BRAFV600-mutant metastatic melanoma who received vemurafenib or dabrafenib monotherapy. Genetic alterations in known or putative RAF inhibitor resistance genes were observed in 23 of 45 patients (51%). Besides previously characterized alterations, we discovered a “long tail” of new mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway alterations (MAP2K2, MITF) that confer RAF inhibitor resistance. In three cases, multiple resistance gene alterations were observed within the same tumor biopsy. Overall, RAF inhibitor therapy leads to diverse clinical genetic resistance mechanisms, mostly involving MAPK pathway reactivation. Novel therapeutic combinations may be needed to achieve durable clinical control of BRAFV600-mutant melanoma. Integrating clinical genomics with preclinical screens may model subsequent resistance studies. Significance: The use of RAF inhibitors for BRAFV600-mutant metastatic melanoma improves patient outcomes, but most patients demonstrate early or acquired resistance to this targeted therapy. We reveal the genetic landscape of clinical resistance mechanisms to RAF inhibitors from patients using whole-exome sequencing, and experimentally assess new observed mechanisms to define potential subsequent treatment strategies. Cancer Discov; 4(1); 94–109. ©2013 AACR. See related commentary by Solit and Rosen, p. 27 This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 1

Combined BRAF-MEK inhibitor therapy is the standard of care for BRAFV600-mutant advanced melanoma. We investigated encorafenib, a BRAF inhibitor with unique target-binding properties, alone or in combination with the MEK inhibitor binimetinib, versus vemurafenib in patients with advanced BRAFV600-mutant melanoma.COLUMBUS was conducted as a two-part, randomised, open-label phase 3 study at 162 hospitals in 28 countries. Eligible patients were aged 18 years or older and had histologically confirmed locally advanced (American Joint Committee on Cancer [AJCC] stage IIIB, IIIC, or IV), unresectable or metastatic cutaneous melanoma, or unknown primary melanoma; a BRAFV600E or BRAFV600K mutation; an Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) performance status of 0 or 1; and were treatment naive or had progressed on or after previous first-line immunotherapy. In part 1 of the study, patients were randomly assigned (1:1:1) via interactive response technology to receive either oral encorafenib 450 mg once daily plus oral binimetinib 45 mg twice daily (encorafenib plus binimetinib group), oral encorafenib 300 mg once daily (encorafenib group), or oral vemurafenib 960 mg twice daily (vemurafenib group). The primary endpoint was progression-free survival by blinded independent central review for encorafenib plus binimetinib versus vemurafenib. Efficacy analyses were by intention-to-treat. Safety was analysed in patients who received at least one dose of study drug and one postbaseline safety assessment. The results of part 2 will be published separately. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01909453, and EudraCT, number 2013-001176-38.Between Dec 30, 2013, and April 10, 2015, 577 of 1345 screened patients were randomly assigned to either the encorafenib plus binimetinib group (n=192), the encorafenib group (n=194), or the vemurafenib group (n=191). With a median follow-up of 16·6 months (95% CI 14·8-16·9), median progression-free survival was 14·9 months (95% CI 11·0-18·5) in the encorafenib plus binimetinib group and 7·3 months (5·6-8·2) in the vemurafenib group (hazard ratio [HR] 0·54, 95% CI 0·41-0·71; two-sided p<0·0001). The most common grade 3-4 adverse events seen in more than 5% of patients in the encorafenib plus binimetinib group were increased γ-glutamyltransferase (18 [9%] of 192 patients), increased creatine phosphokinase (13 [7%]), and hypertension (11 [6%]); in the encorafenib group they were palmoplantar erythrodysaesthesia syndrome (26 [14%] of 192 patients), myalgia (19 [10%]), and arthralgia (18 [9%]); and in the vemurafenib group it was arthralgia (11 [6%] of 186 patients). There were no treatment-related deaths except for one death in the combination group, which was considered possibly related to treatment by the investigator.Encorafenib plus binimetinib and encorafenib monotherapy showed favourable efficacy compared with vemurafenib. Overall, encorafenib plus binimetinib appears to have an improved tolerability profile compared with encorafenib or vemurafenib. Encorafenib plus binimetinib could represent a new treatment option for patients with BRAF-mutant melanoma.Array BioPharma, Novartis.

Abstract Immune-checkpoint blockade (ICB) has demonstrated efficacy in many tumor types, but predictors of responsiveness to anti-PD1 ICB are incompletely characterized. In this study, we analyzed a clinically annotated cohort of patients with melanoma ( n = 144) treated with anti-PD1 ICB, with whole-exome and whole-transcriptome sequencing of pre-treatment tumors. We found that tumor mutational burden as a predictor of response was confounded by melanoma subtype, whereas multiple novel genomic and transcriptomic features predicted selective response, including features associated with MHC-I and MHC-II antigen presentation. Furthermore, previous anti-CTLA4 ICB exposure was associated with different predictors of response compared to tumors that were naive to ICB, suggesting selective immune effects of previous exposure to anti-CTLA4 ICB. Finally, we developed parsimonious models integrating clinical, genomic and transcriptomic features to predict intrinsic resistance to anti-PD1 ICB in individual tumors, with validation in smaller independent cohorts limited by the availability of comprehensive data. Broadly, we present a framework to discover predictive features and build models of ICB therapeutic response.

Background Anti-programmed cell death receptor-1 (PD-1) antibodies represent an effective treatment option for metastatic melanoma as well as for other cancer entities. They act via blockade of the PD-1 receptor, an inhibitor of the T-cell effector mechanisms that limit immune responses against tumours. As reported for ipilimumab, the anti-PD-1 antibodies pembrolizumab and nivolumab can induce immune-related adverse events (irAEs). These side-effects affect skin, gastrointestinal tract, liver, endocrine system and other organ systems. Since life-threatening and fatal irAEs have been reported, adequate diagnosis and management are essential. Methods and findings In total, 496 patients with metastatic melanoma from 15 skin cancer centers were treated with pembrolizumab or nivolumab; 242 side-effects were described in 138 patients. In 116 of the 138 patients, side-effects affected the skin, gastrointestinal tract, liver, endocrine, and renal system. Rare side-effects included diabetes mellitus, lichen planus, and pancreas insufficiency due to pancreatitis. Conclusion Anti-PD1 antibodies can induce a plethora of irAEs. The knowledge of them will allow prompt diagnosis and improve the management resulting in decreased morbidity.

Anti-programmed cell death 1 (PD-1) antibodies represent an effective treatment option for metastatic melanoma and other cancer entities. They act via blockade of the PD-1 receptor, an inhibitor of the T-cell effector mechanisms that limit immune responses against tumours. As reported for ipilimumab, the anti-PD-1 antibodies pembrolizumab and nivolumab can induce immune-related adverse events (irAEs). These side-effects can involve skin, gastrointestinal tract, liver, the endocrine system and other organ systems. Since life-threatening and fatal irAEs have been reported, adequate diagnosis and management are essential.In total, 496 patients with metastatic melanoma from 15 skin cancer centres were treated with pembrolizumab or nivolumab. Two hundred forty two side-effects in 138 patients have been analysed. In 77 of the 138 patients side-effects affected the nervous system, respiratory tract, musculoskeletal system, heart, blood and eyes. Not yet reported side-effects such as meningo-(radiculitis), polyradiculitis, cardiac arrhythmia, asystolia, and paresis have been observed. Rare and difficult to manage side-effects such as myasthenia gravis are described in detail.Anti-PD-1 antibodies can induce a plethora of irAEs. The knowledge of them will allow prompt diagnosis and improve the management resulting in decreased morbidity.