期刊：CellRep
影响因子：7.5
主要期间：scRNA‐seq、Xenium、流式分选
导语
胰腺导管腺癌 （PDAC） 是好意思国癌症有计划物化的第三大原因，5 年总生计率仅为 12%。当在晚期会诊时，这一比例下跌到只须 3%，进犯需要更好的诊治决策。PDAC 具有结纤维增素性肿瘤微环境 （TME），其中癌细胞被多样未转动的细胞类型和考究的细胞外基质 （ECM） 包围。这种 TME 损害血管功能，规章养分和氧气的运输，从而导致严重的组织缺氧. PDAC 被觉得是最缺氧的东谈主类癌症之一，缺氧增多与更晚期的疾病阶段以及对放疗和化疗的耐药性联系。本盘问探讨了压力下脂质稳态的要紧性。通过在养分稀缺的情况下缓解内质网 （ER） 应激来看护 PDAC 细胞活力。此外，CAFs 的缺氧性低于体内相邻的恶性细胞，因此它们是不饱和脂质的潜在开始。CAF 条款培养基在养分和缺氧时促进 PDAC 细胞存活，这种遵循被脱脂逆转。这些发现夸耀了一种要害的脂质“交叉喂养”机制，可促进 PDAC 细胞存活，为诊治提供潜在的代谢靶点。
伸开剩余91%主要期间
scRNA‐seq，Xenium，流式分选
主要闭幕
1. 胰腺癌细胞对肿瘤样应激明锐
为了模拟 PDAC 密聚会纤维增生引起的缺氧和养分应激，在“肿瘤样条款下”培养了一组 PDAC 细胞系，其中使用 0.5% 胎牛血清 （FBS） 确保养分有限，并通过看护 0.5% O2 来缺氧，称为“SO 应激”（图 1A）。多种 PDAC 细胞系，包括 PANC-1、Su.86.86 和 Capan-2，在 SO 条款下进展出细胞活力缩短（图 1B），这似乎是由细胞凋一火和铁物化介导的（图 1C 和 1D）。自然日常胰腺的 O2 浓度经常为 5%-7%，但胰腺癌细胞在这些生理条款下保执活力（图 S1A），与它们在 21% O2 的表型一致（称为“常氧”），这是一种常用于组织培养实验的情况。脂质饱和度增多会调动细胞膜构成并缩短膜流动性，从而产生 ER 应激并触发未折叠卵白响应 （UPR） 的 IRE1α 依赖性臂。激活的 IRE1α 固有的 RNase 活性从 X 盒勾通卵白 （XBP1） mRNA 中剪接出一个 26 个碱基的序列，从而编码剪接的 XBP1 以运行要害的 UPR 智力（图 1E）。正如预期的那样，缺氧 PANC-1 细胞中的脂质“饱和指数”（饱和硬脂酸盐与不饱和油酸盐水平的比率）升高（图 1J ）。外源供应的油酸通过减轻 IRE1α/XBP 活化来缩短 ER 应激，并规复了 PANC-1、Su.86.86 和 Capan-2 细胞系的活力（图 1K 和 1L）。比拟之下，在 SO 应激下补充油酸并不成挽救增殖，标明缩短的脂肪酸饱和度指数不及以规复通盘合成代谢道路。
数据标明，不饱和脂肪酸的可用性是 SO 条款下 PDAC 细胞存活的要害决定因素（图 1N）。为了径直测试这极少，咱们将 PDAC 细胞知道于 SCD1 扼制剂中，即使在 O 2 存不才也能阻断脂肪酸去饱和（图 2A），模拟缺氧对 SCD 酶活性的扼制。尽管 Mia PaCa-2、PL-45、PANC-1、Su.86.86 和 KPC4662 细胞在 0.5% 血清中存活，但用 SCD1 扼制剂的出奇处分率领细胞物化（图 2B），其被半胱天冬酶扼制剂 Z-VAD 逆转 （图 2C） 而不是铁司他汀 （图 2D）。在这种情况下，常氧下的 SCD1 扼制率领细胞凋一火而不是铁物化，因为铁物化明锐性主要抗氧化酶 GPX4 损害、缺氧率领的铁摄取和脂质过氧化增强.34 外源供应的油酸盐都备对消了 SCD1 扼制对细胞活力（图 2E）和 IRE1α 活化（图 2F）的影响。因此，不饱和脂质种类的可用性缩短是导致阅历肿瘤样应激的脂肪生成 PDAC 细胞中率领 ER 应激和细胞凋一火的主要原因。
图1
图2
2. 胰腺癌细胞和成纤维细胞基质细胞在体内具有不同的缺氧特征
不雅察到 PDAC 肿瘤块内富含成纤维细胞的位置赫然低于两个小鼠 KPC （KrasLSLG12D/+;Trp53fl/fl;p48-Cre）和东谈主 PDAC 组织 （图 3A）。具体来说，荷瘤小鼠打针哌莫硝唑，它与 O2 水平低于 1.3% 的细胞大分子酿成共价键，并通过 hypoxyprobe 免疫组化检测，缺氧探针染色的 PDAC 肿瘤肿块的切片夸耀缺氧位置，并明晰地暗示未染色的采选区域，标光芒者是 O 2 水平大于 1.3% 的位置（图 3A）。在这种情况下，咱们提防到缺氧区域与 YFP+ 恶性上皮细胞特异性重复，而成纤维细胞 α-SMA+ 细胞仍未被哌莫硝唑染色（图 3B）。因此，咱们假定 PDAC TME 内的肌成纤维细胞基质细胞不错得到充足的氧合以撑执从新合成的脂肪酸的去饱和。此外，小鼠 PDAC 样品的免疫荧光染色夸耀，由于承接血管，肌成纤维细胞 （myCAF） 的缺氧性较低（图 3C）。为了进一步探索小鼠和东谈主 PDAC 中的这一不雅察闭幕，咱们分析了先前报谈的单细胞 RNA 测序 （scRNA-seq） 数据。44 基因缺氧特征夸耀，与小鼠样品中的缺氧导管细胞比拟，PDAC CAFs 中的缺氧基因抒发缩短（图 3D）践诺上，小鼠 KPC 肿瘤 myCAFs 和 iCAFs 都莫得进展出缺氧转录特征，而 apCAFs 则进展出缺氧转录特征（图 3E）。在东谈主类 PDAC 样本中，转录界说为 myCAFs 的成纤维细胞也恒久比肿瘤细胞低缺氧（图 3E），在 8 次初治 PDAC 手术切除中对 694,624 个单细胞的基因抒发谱细目了 17 个主要细胞群，包括基底样和经典样恶性细胞、myCAFs、iCAF 和内皮细胞（图 3F 和 3G）。接下来，咱们盘算推算了通盘 CAF 和恶性细胞群到最近内皮细胞的距离分散，发现 myCAFs 平均而言比恶性细胞和其他成纤维细胞群更接近内皮细胞（图 3H）。myCAFs 的空间分散比 iCAFs 更承接内皮细胞，这阐发了咱们的 HIF 特征基因抒发分析，夸耀 iCAFs 中的高 HIF 活性和 myCAFs 中的低 HIF 活性（图 3E）。临了，最近一项对 9 个东谈主 PDAC 切片使用多重成像质谱流式细胞术的盘问还夸耀，与肿瘤细胞比拟，基质/ECM 群体更接近内皮细胞，何况在血管邻域中高度富集。
图3
3. CAF 在体内和东谈主类类器官模子中促进小鼠胰腺癌细胞的助长
为了细目调节 CAF 和 PDAC 细胞之间分子串扰的要害身分，咱们取得了小鼠和东谈主 PSC 细胞系（STAR 步履），但请提防，通盘这些本体上都是源自 PDAC 肿瘤的 myCAF（即 α-SMA+、desmin+;因此，咱们在此处将它们称为“CAF”。咱们最初生成了由 CAF 调节的培养基，CAFs 在 21% O 2 或 0.5% O 2 下在无血清培养基中培养 48 小时，然后如前所述集中和浓缩培养基（图 4A）。CAF条款培养基在 SO 应激下挽救了 PANC-1 和 Su.86.86 细胞存活，而浓缩的未条款培养基则莫得（图 4B-4D 和 S3A）。条款培养基还缩短了 PDAC 细胞中的 IRE1α 活化（图 4E）。酷好的是，在低氧或常氧条款下培养的 CAF 的条款培养基通过缓解 IRE1α/XBP 通路的激活，在挽救 PDAC 细胞活力和 ER 应激响应方面通常灵验（图 4C 和 4D）。临了，咱们讲明来自小鼠 CAFs 的条款培养基在缺氧和养分应激下也能看护小鼠 KPC4662 PDAC 细胞的数目（图 4F）。为了探索体内 CAF-PDAC 相互作用，咱们将 KPC4662 细胞和小鼠 CAFs 皮下打针到同基因小鼠中。相关于“单独 PDAC”对照，来自妥洽 CAF-PDAC 样本的肿瘤进展降助长速度和分量增多（图 4G 和 4H）。在东谈主 CAF 条款培养基中培养的类器官在缺氧下进展出增殖增多和细胞物化减少（图 4I），与未处分的对照比拟，球体中更多的活细胞和更大的类器官直径讲明了这极少（图 4J 和 4K）。总的来说，CAF 明确撑执小鼠 PDAC 肿瘤体内助长和东谈主 PDAC 类器官体外援长，延伸了从先前使用已确立的 PDAC 细胞系的责任中得出的论断。
图4
4. LPC 是 CAF-PDAC 串扰中撑执脂质稳态的要害代谢物
咱们使用硅胶树脂从 CAF 条款培养基中去除脂质。要紧的是，二氧化硅处分的培养基对 PDAC 细胞莫得毒性（图 S5A），但它不再撑执 SO 应激下的细胞活力（图 5A、5B 和 S5B）。接下来，咱们使用液相色谱-质谱法 （LC-MS） 进行了脂质组学分析测定（图 5C），并强项了 90 种不同的脂质种类，其中 LPC 在 CAF 条款培养基中权贵富集（图 5D;表 S1）.在 SO 条款下，CAF 分泌的 LPC 被 PANC-1 细胞从条款培养基中特异性虚耗（图 5D-5G）酷好的是，低氧和常氧 CAF 培养基中的不饱和 LPC 水平相似（图 5F），这与两者挽救 PDAC 细胞活力的才调一致（图 3I 和 4E）。此外，这些闭幕也与体内不雅察一致，即 PDAC CAFs 看护高于 1.3% 的 O 2 水平，何况不会进展出由 HIF1α 抒发和转录特征暗示的缺氧率领的压力（图 3A-3E）。
5. LPC 愚弄受阻会粗豪 CAF-PDAC 串扰
为了细目输入到 PDAC 细胞中的 LPC 的生化归宿，咱们用 LPC （17：0） 或 LPC （17：1） 培养 PANC-1 细胞，并通过 LC-MS 跟踪酰基链 C17 的归宿。这种示踪测定将外源性 LPC 与自然 LPC 分别开来，因为自然 LPC 在酰基链中仅包含偶数碳数（图 6A）。咱们考证了具有 C17 酰基链的外源 LPC 在处分下的 PDAC 细胞中高度富集，何况未检测到自然 LPC 打扰（图 6B）。跟着培养时期的增多，在 PANC-1 细胞中检测到掺入 PC 的 C17 和甘油三酯 （TG） 水平升高（图 6C 和 6D）。PC 是细胞膜中最丰富和最要紧的脂质身分，不饱和 PC 水平增多会缩短膜刚度，增强膜流动性，并扼制膜有计划应激道路的激活。要紧的是，TSI-01 未能粗豪 XBP1 敲除细胞中 LPC 介导的 PDAC 细胞活力挽回，标明 TSI-01 部分通过率领 ER 应激引起细胞毒性（图 6H）。此外，皮下小鼠模子中的 TSI-01 诊治夸耀 KPC4662 和小鼠 CAF 共同植入组对肿瘤进展的显着扼制（图 6I）。这些不雅察闭幕标明，在访佛 TME 的应激条款下，将入口的不饱和 LPC 转动为不饱和 PC 关于 PDAC 细胞的存活至关要紧。
图6
6. 热量规章饮食勾通脂肪酸合成扼制粗豪体内 CAF-PDAC 串扰
咱们重复了 KPC4662 细胞和小鼠 CAFs 的同基因共打针，仅仅此次咱们让小鼠保执 CR 饮食（STAR 步履）。正如预期的那样，CAFs 促进了肿瘤助长，何况在妥洽打针组中不雅察到的肿瘤比使用这种饮食决策的对照组更大（图 7A7C）。喂养 CR 饮食并摈斥 CAFs 中的 Fasn抒发减弱了它们促进肿瘤细胞增殖的才调（图 7D 和 7E）。咱们的闭幕与一个模子一致，其中 CAFs 通过分泌不饱和脂质，相等是 LPC 来看护 PDAC 细胞体内存活和增殖，PDAC 细胞给与并使用它来合成不饱和 PC（图 7F），从而幸免脂毒性 ER 应激、细胞凋一火和铁物化。令东谈主骇怪的是，CAFs 在 PDAC 肿瘤中莫得赫然的缺氧性，这为如安在其他代谢“干旱”的 PDAC TME 中合成脂肪酸提供了解释。
图7
导语
不饱和 LPC 的 CAF-PDAC 串扰关于在缺氧和养分稀缺条款下的 PDAC 细胞存活至关要紧。CAF 对缺氧的相背力更强，约略分泌不饱和 LPC，这是 PDAC 细胞看护其活力在脂毒性应激期间的首选。LPC 由 PDAC 细胞高效导入并转动为 PC 以进行膜齐全性规复。因此阻断 PDAC 细胞中的 LPC 代谢可能是改日一种有蛊卦力的诊治形貌，这将有意于 PDAC 患者的规复。
参考文件：
Han X, Burrows M, Kim LC, Xu JP, Vostrejs W, Van Le TN, Poltorack C, Jiang Y欧洲杯体育, Cukierman E, Stanger BZ, Reiss KA, Shaffer SM, Mesaros C, Keith B, Simon MC. Cancer-associated fibroblasts maintain critical pancreatic cancer cell lipid homeostasis in the tumor microenvironment. Cell Rep. 2024 Nov 26;43(11):114972. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114972. Epub 2024 Nov 12. PMID: 39535921; PMCID: PMC11648993.
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