期刊：CellRep

影响因子：7.5

主要本事：scRNA‐seq、Xenium、流式分选

导语

胰腺导管腺癌 （PDAC） 是好意思国癌症谈判亏本的第三大原因，5 年总糊口率仅为 12%。当在晚期会诊时，这一比例着落到只须 3%，蹙迫需要更好的调解有筹办。PDAC 具有结纤维增素性肿瘤微环境 （TME），其中癌细胞被各式未滚动的细胞类型和致密的细胞外基质 （ECM） 包围。这种 TME 损害血管功能，截止养分和氧气的运送，从而导致严重的组织缺氧. PDAC 被合计是最缺氧的东说念主类癌症之一，缺氧加多与更晚期的疾病阶段以及对放疗和化疗的耐药性谈判。本筹议探讨了压力下脂质稳态的高大性。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起原。CAF 条目培养基在养分和缺氧时促进 PDAC 细胞存活，这种后果被脱脂逆转。这些发现骄傲了一种舛错的脂质“交叉喂养”机制，可促进 PDAC 细胞存活，为调解提供潜在的代谢靶点。

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主要本事

scRNA‐seq，Xenium，流式分选

主要收尾

1. 胰腺癌细胞对肿瘤样应激明锐

为了模拟 PDAC 密纠合纤维增生引起的缺氧和养分应激，在“肿瘤样条目下”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 条目下发扬出细胞活力缩小（图 1B），这似乎是由细胞凋一火和铁亏本介导的（图 1C 和 1D）。自然平方胰腺的 O2 浓度时常为 5%-7%，但胰腺癌细胞在这些生理条目下保捏活力（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。脂质饱和度加多会改变细胞膜构成并缩小膜流动性，从而产生 ER 应激并触发未折叠卵白反馈 （UPR） 的 IRE1α 依赖性臂。激活的 IRE1α 固有的 RNase 活性从 X 盒趋奉卵白 （XBP1） mRNA 中剪接出一个 26 个碱基的序列，从而编码剪接的 XBP1 以初始舛错的 UPR 技艺（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 活化来缩小 ER 应激，并收复了 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可挽救增殖，标明缩小的脂肪酸饱和度指数不及以收复扫数合成代谢蹊径。

数据标明，不饱和脂肪酸的可用性是 SO 条目下 PDAC 细胞存活的舛错决定因素（图 1N）。为了径直测试这极少，咱们将 PDAC 细胞泄露于 SCD1 扼制剂中，即使在 O 2 存鄙人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 扼制剂的非凡经管教养细胞亏本（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 扼制教养细胞凋一火而不是铁亏本，因为铁亏本明锐性主要抗氧化酶 GPX4 损害、缺氧教养的铁经受和脂质过氧化增强.34 外源供应的油酸盐皆备对消了 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小是导致资格肿瘤样应激的脂肪生成 PDAC 细胞中教养 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显然低于两个小鼠 KPC （KrasLSLG12D/+;Trp53fl/fl;p48-Cre）和东说念主 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% 的细胞大分子造成共价键，并通过 hypoxyprobe 免疫组化检测，缺氧探针染色的 PDAC 肿瘤肿块的切片骄傲缺氧位置，并领略地暗示未染色的采选区域，标光辉者是 O 2 水平大于 1.3% 的位置（图 3A）。在这种情况下，咱们真贵到缺氧区域与 YFP+ 恶性上皮细胞特异性重迭，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实足的氧合以维持重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骄傲，由于围聚血管，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说念主 PDAC 中的这一不雅察收尾，咱们分析了先前报说念的单细胞 RNA 测序 （scRNA-seq） 数据。44 基因缺氧特征骄傲，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小（图 3D）试验上，小鼠 KPC 肿瘤 myCAFs 和 iCAFs 都莫得发扬出缺氧转录特征，而 apCAFs 则发扬出缺氧转录特征（图 3E）。在东说念主类 PDAC 样本中，转录界说为 myCAFs 的成纤维细胞也历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笃定了 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，咱们打算了扫数 CAF 和恶性细胞群到最近内皮细胞的距翻脸步，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 的空间漫步比 iCAFs 更围聚内皮细胞，这确认了咱们的 HIF 特征基因抒发分析，骄傲 iCAFs 中的高 HIF 活性和 myCAFs 中的低 HIF 活性（图 3E）。终末，最近一项对 9 个东说念主 PDAC 切片使用多重成像质谱流式细胞术的筹议还骄傲，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 在体内和东说念主类类器官模子中促进小鼠胰腺癌细胞的孕育

为了笃定改造 CAF 和 PDAC 细胞之间分子串扰的舛错因素，咱们获取了小鼠和东说念主 PSC 细胞系（STAR 要领），但请真贵，扫数这些试验上都是源自 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 改造的培养基，CAFs 在 21% O 2 或 0.5% O 2 下在无血清培养基中培养 48 小时，然后如前所述积累和浓缩培养基（图 4A）。CAF条目培养基在 SO 应激下挽救了 PANC-1 和 Su.86.86 细胞存活，而浓缩的未条目培养基则莫得（图 4B-4D 和 S3A）。条目培养基还缩小了 PDAC 细胞中的 IRE1α 活化（图 4E）。趣味的是，在低氧或常氧条目下培养的 CAF 的条目培养基通过缓解 IRE1α/XBP 通路的激活，在挽救 PDAC 细胞活力和 ER 应激反馈方面雷同灵验（图 4C 和 4D）。终末，咱们讲授来自小鼠 CAFs 的条目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 互相作用，咱们将 KPC4662 细胞和小鼠 CAFs 皮下打针到同基因小鼠中。联系于“单独 PDAC”对照，来自归拢 CAF-PDAC 样本的肿瘤发扬降孕育速度和分量加多（图 4G 和 4H）。在东说念主 CAF 条目培养基中培养的类器官在缺氧下发扬出增殖加多和细胞亏本减少（图 4I），与未经管的对照比拟，球体中更多的活细胞和更大的类器官直径讲授了这极少（图 4J 和 4K）。总的来说，CAF 明确维持小鼠 PDAC 肿瘤体内孕育和东说念主 PDAC 类器官体外孕育，膨胀了从先前使用已开荒的 PDAC 细胞系的责任中得出的论断。

图4

4. LPC 是 CAF-PDAC 串扰中维持脂质稳态的舛错代谢物

咱们使用硅胶树脂从 CAF 条目培养基中去除脂质。高大的是，二氧化硅经管的培养基对 PDAC 细胞莫得毒性（图 S5A），但它不再维持 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），并自便了 90 种不同的脂质种类，其中 LPC 在 CAF 条目培养基中权贵富集（图 5D;表 S1）.在 SO 条目下，CAF 分泌的 LPC 被 PANC-1 细胞从条目培养基中特异性破钞（图 5D-5G）趣味的是，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 细胞活力的能力一致（图 3I 和 4E）。此外，这些收尾也与体内不雅察一致，即 PDAC CAFs 看护高于 1.3% 的 O 2 水平，何况不会发扬出由 HIF1α 抒发和转录特征暗示的缺氧教养的压力（图 3A-3E）。

5. LPC 期骗受阻会蹂躏 CAF-PDAC 串扰

为了笃定输入到 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 分歧开来，因为自然 LPC 在酰基链中仅包含偶数碳数（图 6A）。咱们考据了具有 C17 酰基链的外源 LPC 在经管下的 PDAC 细胞中高度富集，何况未检测到自然 LPC 阻难（图 6B）。跟着培养时分的加多，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高大的脂质因素，不饱和 PC 水平加多会缩小膜刚度，增强膜流动性，并扼制膜谈判应激蹊径的激活。高大的是，TSI-01 未能蹂躏 XBP1 敲除细胞中 LPC 介导的 PDAC 细胞活力赈济，标明 TSI-01 部分通过教养 ER 应激引起细胞毒性（图 6H）。此外，皮下小鼠模子中的 TSI-01 调解骄傲 KPC4662 和小鼠 CAF 共同植入组对肿瘤进展的显着扼制（图 6I）。这些不雅察收尾标明，在访佛 TME 的应激条目下，将入口的不饱和 LPC 滚动为不饱和 PC 关于 PDAC 细胞的存活至关高大。

图6

6. 热量截止饮食趋奉脂肪酸合成扼制蹂躏体内 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捏 CR 饮食（STAR 要领）。正如预期的那样，CAFs 促进了肿瘤孕育，何况在归拢打针组中不雅察到的肿瘤比使用这种饮食有筹办的对照组更大（图 7A7C）。喂养 CR 饮食并摈斥 CAFs 中的 Fasn抒发松开了它们促进肿瘤细胞增殖的能力（图 7D 和 7E）。咱们的收尾与一个模子一致，其中 CAFs 通过分泌不饱和脂质，尽头是 LPC 来看护 PDAC 细胞体内存活和增殖，PDAC 细胞接收并使用它来合成不饱和 PC（图 7F），从而幸免脂毒性 ER 应激、细胞凋一火和铁亏本。令东说念主讶异的是，CAFs 在 PDAC 肿瘤中莫得显然的缺氧性，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目下的 PDAC 细胞存活至关高大。CAF 对缺氧的违背力更强，简略分泌不饱和 LPC，这是 PDAC 细胞看护其活力在脂毒性应激时间的首选。LPC 由 PDAC 细胞高效导入并滚动为 PC 以进行膜完好性收复。因此阻断 PDAC 细胞中的 LPC 代谢可能是以前一种有诱骗力的调解表情，这将有益于 PDAC 患者的收复。

参考文件：

Han X, Burrows M, Kim LC, Xu JP, Vostrejs W开云体育(中国)官方网站, Van Le TN, Poltorack C, Jiang Y, 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.

发布于：上海市