Many patients with advanced non-small cell lung cancer (NSCLC) receiving immunotherapy show primary resistance. High-dose radiotherapy can lead to increased tumor antigen release, improved antigen presentation, and T-cell infiltration. This radiotherapy may enhance the effects of checkpoint inhibition.To assess whether stereotactic body radiotherapy on a single tumor site preceding pembrolizumab treatment enhances tumor response in patients with metastatic NSCLC.Multicenter, randomized phase 2 study (PEMBRO-RT) of 92 patients with advanced NSCLC enrolled between July 1, 2015, and March 31, 2018, regardless of programmed death-ligand 1 (PD-L1) status. Data analysis was of the intention-to-treat population.Pembrolizumab (200 mg/kg every 3 weeks) either alone (control arm) or after radiotherapy (3 doses of 8 Gy) (experimental arm) to a single tumor site until confirmed radiographic progression, unacceptable toxic effects, investigator decision, patient withdrawal of consent, or a maximum of 24 months.Improvement in overall response rate (ORR) at 12 weeks from 20% in the control arm to 50% in the experimental arm with P < .10.Of the 92 patients enrolled, 76 were randomized to the control arm (n = 40) or the experimental arm (n = 36). Of those, the median age was 62 years (range, 35-78 years), and 44 (58%) were men. The ORR at 12 weeks was 18% in the control arm vs 36% in the experimental arm (P = .07). Median progression-free survival was 1.9 months (95% CI, 1.7-6.9 months) vs 6.6 months (95% CI, 4.0-14.6 months) (hazard ratio, 0.71; 95% CI, 0.42-1.18; P = .19), and median overall survival was 7.6 months (95% CI, 6.0-13.9 months) vs 15.9 months (95% CI, 7.1 months to not reached) (hazard ratio, 0.66; 95% CI, 0.37-1.18; P = .16). Subgroup analyses showed the largest benefit from the addition of radiotherapy in patients with PD-L1-negative tumors. No increase in treatment-related toxic effects was observed in the experimental arm.Stereotactic body radiotherapy prior to pembrolizumab was well tolerated. Although a doubling of ORR was observed, the results did not meet the study's prespecified end point criteria for meaningful clinical benefit. Positive results were largely influenced by the PD-L1-negative subgroup, which had significantly improved progression-free survival and overall survival. These results suggest that a larger trial is necessary to determine whether radiotherapy may activate noninflamed NSCLC toward a more inflamed tumor microenvironment.ClinicalTrials.gov identifier: NCT02492568.

Malignant pleural mesothelioma (MPM) has limited treatment options and a poor outcome. Programmed death 1/programmed death ligand 1 (PD-L1) checkpoint inhibitors have proven efficacious in several cancer types. Nivolumab is a fully humanized monoclonal antibody against programmed death 1 with a favorable toxicity profile. In MPM, the immune system is considered to play an important role. We therefore tested nivolumab in recurrent MPM.In this single-center trial, patients with MPM received nivolumab 3 mg/kg intravenously every 2 weeks. Primary endpoint was the disease control rate at 12 weeks. Pre- and on-treatment biopsy specimens were obtained to analyze biomarkers for response.Of the 34 patients included, 8 patients (24%) had a partial response at 12 weeks and another 8 had stable disease resulting in a disease control rate at 12 weeks of 47%. One reached a partial response at 18 weeks. In 4 patients with stable disease, the tumor remained stable for more than 6 months. Treatment-related adverse events of any grade occurred in 26 patients (76%), most commonly fatigue (29%) and pruritus (15%). Grades 3 and 4 treatment-related adverse events were reported in 9 patients (26%), with pneumonitis, gastrointestinal disorders, and laboratory disorders mostly seen. One treatment-related death was due to pneumonitis and probably initiated by concurrent amiodarone therapy. PD-L1 was expressed on tumor cells in nine samples (27%), but did not correlate with outcome.Single-agent nivolumab has meaningful clinical efficacy and a manageable safety profile in pre-treated patients with mesothelioma. PD-L1 expression does not predict for response in this population.