rezumat

Transformarea oncogenă modifică metabolismul nutrienților celulari pentru a susține creșterea tumorii. Aici definim un mecanism prin care modificările metabolismului colesterolului controlează formarea adenocarcinomului ductal pancreatic (PDAC). Întreruperea biosintezei colesterolului distal prin inactivarea condiționată a Nsdhl la șoareci care au o mutație Kras inducătoare de tumori (Kras G12D) a împiedicat formarea PDAC în contextul unui genotip heterozigot Trp53 f/+ fără a afecta dezvoltarea pancreatică normală. La șoarecii cu ablație pancreatică Nsdhl și pierderea homozigotă a Trp53, tumorile emergente au prezentat fenotipul agresiv bazal (mezenchimal), spre deosebire de PDAC clasic (glandular). Aceasta a exprimat în mod semnificativ expresia redusă semnificativ a genelor căii metabolice ale colesterolului în subtipul PDAC bazal uman. Din punct de vedere mecanic, demonstrăm că deprivarea genetică sau metabolică a colesterolului stabilizează receptorul factorului de creștere beta (TGFβ) transformator pentru a activa efectori pro-mezenchimali în PDAC uman și murin, oferind un mecanism direct prin care metabolismul colesterolului poate condiționa diferențierea tumorii.

induce

Introducere

Incidența adenocarcinomului ductal pancreatic (PDAC) a crescut în ultimele decenii și, până în 2030, este pregătită să devină a doua cauză principală a deceselor provocate de cancer în SUA (Chari și colab., 2015; Rahib și colab., 2014 ). Numărul aproape identic de diagnostice PDAC și decese prin PDAC au fost asociate cu o înclinație metastatică ridicată a acestui cancer. Tranziția epitelială-mezenchimală (EMT) a fost propusă ca unul dintre mecanismele cheie ale rezistenței la medicamente (Sabnis și Bivona, 2019; Zheng și colab., 2015), diseminarea metastatică a cancerului și creșterea invazivă (Aiello și colab., 2017) .

Analizele de expresie genică au stabilit cel puțin două subtipuri moleculare de PDAC, clasic (cunoscut și sub denumirea de glandular) și bazal (adică mezenchimal (Aung și colab., 2018; Moffitt și colab., 2015)), fiecare dintre acestea fiind asociat cu prognostic distinct și sensibilitate la chimioterapie, astfel încât supraviețuirea mediană a PDAC bazală este de aproape jumătate din cea din subtipul clasic (Aung și colab., 2018). Caracteristicile definitorii ale subsetului bazal al PDAC includ semnalizarea crescută prin transformarea factorului de creștere beta (TGFβ) și expresia genelor induse de TGFβ asociate cu un fenotip mezenchimal, cum ar fi factorii de transcripție ZEB1, ZEB2, TWIST, SNAI1 și SNAI2 (Scheel și colab., 2011), precum și expresia redusă a moleculei de adeziune epitelială E-cadherină (CDH1) și a factorilor de transcripție a liniei epiteliale GATA6, SOX17 și HNF4A (Bailey și colab., 2016; Collisson și colab., 2011; Moffitt și colab. al. al., 2015; TCGA., 2017). Deși semnalizarea TGFβ joacă un rol central în EMT a tumorilor stabilite, are un rol puternic de supresie a tumorii în celulele netransformate, reflectat de inactivarea frecventă a componentelor căii TGFβ (TGFBR1, TGFBR2, SMAD4) în aproximativ un sfert din cazurile de PDAC ( David și colab., 2016; Stankic și colab., 2013). În prezent, se știe puțin despre factorii epigenetici sau metabolici care acționează în amonte de TGFβ în EMT și influențează evoluția PDAC în subtipurile bazale versus clasice.

Rezultate

Întreruperea biosintezei colesterolului epitelial previne dezvoltarea PDAC

În continuare am evaluat efectele eliminării condiționate Nsdhl într-un model stabilit de carcinogeneză pancreatică indusă de Kras G12D (șoareci KC) oncogeni în care șoarecii dezvoltă leziuni pre-maligne până la vârsta de 6 luni (Hingorani și colab., 2005; Jackson și colab., 2001; Tuveson și colab., 2004). Animalele KC și KCN (care denotă genotipul LSL-K ras G12D; genotipul Pdx1-C re cu sau fără alelă N sdhl f/f) au dezvoltat leziuni epiteliale pre-maligne reprezentate de metaplazie acinar-ductală (ADM) și grad scăzut neoplazie intraepitelială pancreatică (PanIN) la o preponderență scăzută similară pe pancreasFIG. S2A). Aceste rezultate indică faptul că arestarea biosintezei colesterolului epitelial endogen, la nivelul NSDHL, este insuficientă pentru a contracara efectul proliferativ crescut al Kras G12D observat în celulele epiteliale pancreatice.

Progresia PanIN către PDAC, atât în ​​pancreasul șoarecilor, cât și al oamenilor, necesită inactivarea supresorului tumoral P53 împreună cu activitatea constitutivă KRAS (Hingorani și colab., 2005). Animalele de control cu ​​pierderea monoalelică a Trp53 (denumite Pdx1-Cre; LSL-Kras G12D; șoarecii Trp53 f/+ sau KPC) au dezvoltat adenocarcinom pancreatic începând cu vârsta de 2 luni, cu o supraviețuire globală medie de aproximativ 5 luni (FIG. 1A). Majoritatea PDAC evaluabil la aceste animale KPC au fost reprezentate de adenocarcinoame de gradul 1 și 2 cu caracteristici de diferențiere glandulară (Tabelul S1). În schimb, șoarecii KPCN au dezvoltat PDAC la un termen mult mai târziu și doar la 3 din 37 de animale (FIG. 1A). Acest lucru s-a tradus într-o supraviețuire semnificativ superioară fără PDAC la vârsta de 6 luni în KPCN, comparativ cu KPC (92% vs. 30%, respectiv, log rank test celule p + (FIG. S2B).

Privarea de colesterol activează semnalizarea căii TGFβ în celulele PDAC. (A) Nivelul colesterolului în clonele KPPC (n = 10) și KPPCN (n = 10) crescute timp de 48 de ore în medii FBS sau LDS; (1) p = 0,004; (2) p = 0,0001, test Wilcoxon. (B) Nivelurile de colesterol în celulele PDAC condiționate timp de 48 de ore, după cum este indicat; L + C, 5% LDS cu 1 uM Compactin. *, percentila a) a scorurilor de îmbogățire pentru cazuri individuale prezentate ca puncte roșii pentru fiecare probă din acel subtip. (E) Harta de căldură a expresiei normalizate a genelor reprezentative în semnătura „hallmark_cholesterol_homeostasis” pentru cazurile TCGA și PDAC uman PDAC. Scorurile Z calculate pentru fiecare genă sunt reprezentate grafic pe o scară roșie (expresie mai mare) și albastră (expresie scăzută). Bara de culoare superioară, subtipul PDAC. Mutații, prezentate ca linii negre dacă sunt prezente. (F, G) Supraviețuirea Kaplan-Meier a PDAC clasic și bazal Moffitt în TCGA (F) și ICGC (G) cohorte stratificate prin îmbogățire pozitivă sau negativă pentru semnătura „hallmark_cholesterol_homeostasis”. Vezi și Tabelele S3-4.

Discuţie

Contribuțiile autorului

L.G.C., S.P. și I.A. cercetare proiectată; L.G.C., S.P., D.R., A.K., T.R.H., R.F., J.F.-B., N.S., E.N., E.H., K.Q.C., I.S. și R.A.M. cercetări efectuate; R.A.M., R.C. și A.M.O. a contribuit cu noi reactivi/instrumente analitice; L.G.C., S.P., E.H., E.C. și I.A. date analizate; L.G.C., E.A.G., E.C. și I.A. a scris ziarul.

METODE

Metodele detaliate sunt furnizate în versiunea online a acestei lucrări și includ următoarele: