Ly6C– monocytes patrol blood vessels by crawling along uninflamed vasculature. Hedrick and colleagues show that the transcription factor NR4A1 is required for the development and survival of Ly6C– monocytes. The transcription factors that regulate differentiation into the monocyte subset in bone marrow have not yet been identified. Here we found that the orphan nuclear receptor NR4A1 controlled the differentiation of Ly6C− monocytes. Ly6C− monocytes, which function in a surveillance role in circulation, were absent from Nr4a1−/− mice. Normal numbers of myeloid progenitor cells were present in Nr4a1−/− mice, which indicated that the defect occurred during later stages of monocyte development. The defect was cell intrinsic, as wild-type mice that received bone marrow from Nr4a1−/− mice developed fewer patrolling monocytes than did recipients of wild-type bone marrow. The Ly6C− monocytes remaining in the bone marrow of Nr4a1−/− mice were arrested in S phase of the cell cycle and underwent apoptosis. Thus, NR4A1 functions as a master regulator of the differentiation and survival of 'patrolling' Ly6C− monocytes.

Rationale: NR4A1 (Nur77) is a nuclear receptor that is expressed in macrophages and within atherosclerotic lesions, yet its function in atherosclerosis is unknown. Objective: Nur77 regulates the development of monocytes, particularly patrolling Ly6C − monocytes that may be involved in resolution of inflammation. We sought to determine how absence of nuclear receptor subfamily 4, group A, member 1 (NR4A1) in hematopoietic cells affected atherosclerosis development. Methods and Results: Nur77 −/− chimeric mice on a Ldlr −/− background showed a 3-fold increase in atherosclerosis development when fed a Western diet for 20 weeks, despite having a drastic reduction in Ly6C − patrolling monocytes. In a second model, mice deficient in both Nur77 and ApoE (ApoE −/− Nur77 −/− ) also showed increased atherosclerosis after 11 weeks of Western diet. Atherosclerosis was associated with a significant change in macrophage polarization toward a proinflammatory phenotype, with high expression of tumor necrosis factor-α and nitric oxide and low expression of Arginase-I. Moreover, we found increased expression of toll-like receptor 4 mRNA and protein in Nur77 −/− macrophages as well as increased phosphorylation of the p65 subunit of NFκB. Inhibition of NFκB activity blocked excess activation of Nur77 −/− macrophages. Conclusions: We conclude that the absence of Nur77 in monocytes and macrophages results in enhanced toll-like receptor signaling and polarization of macrophages toward a proinflammatory M1 phenotype. Despite having fewer monocytes, Nur77 −/− mice developed significant atherosclerosis when fed a Western diet. These studies indicate that Nur77 is a novel target for modulating the inflammatory phenotype of monocytes and macrophages and may be important for regulation of atherogenesis.

Abstract The cornerstone of treatment for advanced ALK-positive lung cancer is sequential therapy with increasingly potent and selective ALK inhibitors. The third-generation ALK inhibitor lorlatinib has demonstrated clinical activity in patients who failed previous ALK inhibitors. To define the spectrum of ALK mutations that confer lorlatinib resistance, we performed accelerated mutagenesis screening of Ba/F3 cells expressing EML4–ALK. Under comparable conditions, N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) mutagenesis generated numerous crizotinib-resistant but no lorlatinib-resistant clones harboring single ALK mutations. In similar screens with EML4–ALK containing single ALK resistance mutations, numerous lorlatinib-resistant clones emerged harboring compound ALK mutations. To determine the clinical relevance of these mutations, we analyzed repeat biopsies from lorlatinib-resistant patients. Seven of 20 samples (35%) harbored compound ALK mutations, including two identified in the ENU screen. Whole-exome sequencing in three cases confirmed the stepwise accumulation of ALK mutations during sequential treatment. These results suggest that sequential ALK inhibitors can foster the emergence of compound ALK mutations, identification of which is critical to informing drug design and developing effective therapeutic strategies. Significance: Treatment with sequential first-, second-, and third-generation ALK inhibitors can select for compound ALK mutations that confer high-level resistance to ALK-targeted therapies. A more efficacious long-term strategy may be up-front treatment with a third-generation ALK inhibitor to prevent the emergence of on-target resistance. Cancer Discov; 8(6); 714–29. ©2018 AACR. This article is highlighted in the In This Issue feature, p. 663

Purpose The ROS1 tyrosine kinase is activated through ROS1 gene rearrangements in 1% to 2% of non–small-cell lung cancers (NSCLCs), which confer sensitivity to treatment with the anaplastic lymphoma kinase (ALK)/ROS1/mesenchymal-epithelial transition factor inhibitor crizotinib. Currently, insights into patterns of metastatic spread and mechanisms of crizotinib resistance among patients with ROS1-positive disease are limited. Patients and Methods We reviewed clinical and radiographic imaging data of patients with ROS1- and ALK-positive NSCLC to compare patterns of metastatic spread at initial metastatic diagnosis. To determine molecular mechanisms of crizotinib resistance, we analyzed repeat biopsy specimens from a cohort of patients with ROS1-positive disease who progressed on crizotinib. Results We identified 39 and 196 patients with advanced ROS1- and ALK-positive NSCLC, respectively. Patients with ROS1-positive disease had significantly lower rates of extrathoracic metastases ( ROS1, 59.0%; ALK, 83.2%; P = .002), including lower rates of brain metastases ( ROS1, 19.4%; ALK, 39.1%; P = .033), at initial metastatic diagnosis. Despite similar overall survival between patients with ALK- and ROS1-positive NSCLC treated with crizotinib (median, 3.0 v 2.5 years, respectively; P = .786), patients with ROS1-positive NSCLC also had a significantly lower cumulative incidence of brain metastases (34% v 73% at 5 years; P < .001). In addition, we identified 16 patients who underwent a total of 17 repeat biopsies after progression on crizotinib. ROS1 resistance mutations were identified in 53% of specimens, including nine (64%) of 14 non–brain metastasis specimens. ROS1 mutations included G2032R (41%), D2033N (6%), and S1986F (6%). Conclusion Compared with ALK rearrangements, ROS1 rearrangements are associated with lower rates of extrathoracic metastases, including fewer brain metastases, at initial metastatic diagnosis. ROS1 resistance mutations, particularly G2032R, appear to be the predominant mechanism of resistance to crizotinib, which underscores the need to develop novel ROS1 inhibitors with activity against these resistant mutants.

Abstract PURPOSE/OBJECTIVE Progressive SCNSL after failure of CNS-directed systemic therapy is a challenging clinical scenario. CNS-RT can effectively salvage, but its optimal role is poorly defined. METHODS We analyzed diffuse large B-cell patients who received brain RT for progressive SCNSL following 1+ line of therapy for active SCNSL (not prophylaxis). Overall survival (OS) was calculated by Kaplan-Meier and RT response was evaluated using IPCG or RANO criteria for parenchymal or leptomeningeal disease, respectively. Risk of intracranial failure assumed death as a competing risk. Pre-RT SCNSL patterns were classified as parenchymal-only versus diffuse (periventricular or leptomeningeal). Local failure was progression only of pre-RT lesion(s). RESULTS We identified 55 patients with median follow up of 3.5m. 85% had neurologic symptoms, 45% had extracranial disease. Patients received a median of 2 prior SCNSL-directed therapies (IQR 1-3); 91% received methotrexate-based regimens with median 21d between last methotrexate and RT. Median CNS-RT dose was 30 Gy in 10 fractions delivered to whole brain (n=44, 80%), partial brain (n=9, 16%), or craniospinal axis (n=2, 4%). Median OS was 3.5m. Overall response for 38 evaluable was 79% (24% complete), with median of 60d to best response. 58% were successfully bridged with CNS-RT to subsequent therapies and 12m intracranial failure risk was 37% for those bridged, and 64% for those not bridged (p=0.05). 19 had parenchymal-only disease (10 unifocal, 9 multifocal) with median largest lesion diameter 4.1cm (range 1.7–7.4). 19 had diffuse pattern (12 periventricular, 7 leptomeningeal). 7 with parenchymal-only disease failed intracranially, 5 of which were local. 8 with diffuse disease failed intracranially, only 1 of which was local (p = 0.035). CONCLUSION SCNSL patients referred for RT had symptomatic, treatment-refractory disease. While CNS-RT response rates were high, duration was often limited, suggesting RT is best used for bridging/palliation. Patients with parenchymal-only disease were enriched for local failure, suggesting potential suitability of involved site CNS-RT, though further validation is needed.