《自然·癌症》：北大、清华和华山医院团队，发现“癌王”抢夺营养物质的新机制！

胰腺导管腺癌（PDAC）是最为凶险的癌症之一。

因发现较晚、早期转移和治疗耐药，PDAC的五年存活率仅为11%[1]。

PDAC的主要特征是广泛的纤维性结缔组织增生，其中癌相关成纤维细胞（CAF）是促进肿瘤生长和转移的最重要的基质细胞之一[2]。CAF主要来源于静止胰腺星状细胞（PSC）[3]，有研究表明，在PSC向CAF的转化过程中，自噬（Autophagy）发挥关键作用[4]。

众所周知，自噬是一种溶酶体依赖性蛋白质降解过程，以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。有研究表明，靶向干预CAFs中的自噬可以明显抑制胰腺癌的增殖[5]。此外，自噬在肿瘤微环境中的关键作用也在多个肿瘤模型中证实[6]。

肿瘤微环境中的自噬对肿瘤的发生发展的促进作用已被证实，然而，在PDAC发生发展中，CAFs的自噬所发挥的作用还需要进一步探索。

近日，复旦大学附属华山医院傅德良教授、清华大学药学院胡泽平教授及北京大学基础医学院的赵颖教授团队合作，在Nature Cancer期刊发表了有关CAFs通过自噬促进PDAC发生发展的重要研究成果[7]。

该研究团队证实，PDAC肿瘤微环境中CAFs通过NUFIP1蛋白介导的自噬分泌核苷，进而上调PDAC肿瘤细胞对葡萄糖的摄取和利用，促进癌症进程。此项发现为PDAC的治疗提供了新的干扰靶点。

论文首页截图

接下来，我们就一起来看看这个研究是如何展开的。

我们知道，谷氨酰胺和葡萄糖分别为PDAC肿瘤的生长提供了主要的碳源和氮源[8-9]。首先，研究人员在PDAC的细胞系中发现，相较于葡萄糖缺乏而言，PDAC细胞系对谷氨酰胺的缺乏更为敏感。使用谷氨酰胺酶（GLS）抑制剂可以明显抑制PDAC的细胞系的生长。

然而，研究人员却在PDAC小鼠原位癌模型中发现，使用GLS的抑制剂对肿瘤的生长没有产生抑制作用。

在体抑制GLS不影响肿瘤进程

这就奇怪了，体内外结果为何会产生如此大的差异？

研究人员假设，当谷氨酰胺代谢受到抑制时，PDAC的细胞外基质可能发挥了关键作用。癌相关成纤维细胞（CAF）作为细胞外基质中含量最多的细胞，研究人员发现，CAF通过NUFIP1介导的核糖体自噬维持了谷氨酰胺缺乏下PDAC细胞的增殖。

具体来看，核糖体是一个由rRNA和大约80个核糖体蛋白（r-proteins）组成的复合体，而在谷氨酰胺缺乏的情况下，NUFIP1是与核糖体上的rRNA发生结合，通过降解rRNA而不是r-proteins介导了核糖体自噬。

CAFs中核糖体RNA降解被激活

那么，CAF的核糖体自噬是如何发挥作用的呢？

众所周知，核苷是溶酶体rRNA降解的产物之一。在这里，研究人员观察到，CAF胞内及胞外分泌的核苷水平确实受到NUFIP1介导的溶酶体自噬的调控。

随后，研究人员验证了CAF溶酶体自噬所产生的的核苷，是否会作用于PDAC细胞。

他们使用同位素标记CAF细胞以标记其所分泌的核苷，并用培养过CAF的条件培养基（CAF-CM）来培养未标记的PDAC细胞。结果发现，由CAFs产生和分泌的核苷在与PDAC共培养之后逐渐被耗竭。不仅如此，研究人员还通过外源核苷回补证实了CAF分泌的核苷对PDAC增殖的促进作用。

CAF分泌的核苷促进了PDAC进程

接下来，研究人员试图摸清这些核苷对PDAC细胞代谢途径的影响。

他们发现，核苷明显上调了PDAC细胞的糖酵解及氧化磷酸化水平。然而，使用同位素示踪及对代谢流分析发现，CAF所分泌的核苷没有作为碳源参与PDAC的代谢。

有趣的是，研究人员使用基因集富集分析发现，核苷可以明显促进与葡萄糖消耗相关的基因。另外，在谷氨酰胺缺乏的情况下，研究人员通过回补核苷及CAF-CM来检测糖代谢的产物及葡萄糖转运受体的变化。结果显示，PDAC细胞中葡萄糖代谢的明显恢复，说明CAF分泌的核苷促进了PDAC细胞对葡萄糖的利用。

此外，根据基因集富集分析的结果，研究人员还揭示，在谷氨酰胺缺乏的条件下，与糖代谢相关的转录因子MYC发挥着关键作用，CAF分泌的核苷正是通过上调MYC进而激活PDAC细胞对葡萄糖的消耗。

CAFs上调了PDAC中MYC的下游靶基因

为了证实上述途径在PDAC发生发展中的重要性，研究人员构建了成纤维细胞特异性NUFIP1特异性缺失的小鼠，并将PADC细胞系注射至小鼠的胰腺内。

结果表明NUFIP1敲除小鼠中肿瘤生长收到明显抑制，并伴随有肿瘤基质内核苷水平的显著降低。后续的实验证实，肿瘤基质中CAF分泌的核苷激活了PDAC细胞中的MYC，进而促进了PDAC细胞对葡萄糖的摄取和利用。

最后，研究人员还在80个患者PDAC标本中进行了组织微阵列（TMA），发现PDAC肿瘤的基质中NUFIP1蛋白的高表达与患者较差的预后相关。

NUFIP1蛋白的高表达与患者较差的预后相关

总的来说，研究人员发现，PDAC中CAF通过NUFIP1介导的核糖体自噬分泌核苷，通过上调PDAC细胞中MYC葡萄糖消耗，进而促进肿瘤进展。阐明了PDAC中一个全新的代谢网络，为PDAC治疗提供了一个靶向NUFIP1的潜在干预手段。

参考文献

[1] Siegel RL, Miller KD, Fuchs HE, Jemal A. Cancer statistics, 2022. CA Cancer J Clin. 2022;72(1):7-33. doi:10.3322/caac.21708

[2] Pereira BA, Vennin C, Papanicolaou M, et al. CAF Subpopulations: A New Reservoir of Stromal Targets in Pancreatic Cancer. Trends Cancer. 2019;5(11):724-741. doi:10.1016/j.trecan.2019.09.010

[3] Neuzillet C, Tijeras-Raballand A, Ragulan C, et al. Inter- and intra-tumoural heterogeneity in cancer-associated fibroblasts of human pancreatic ductal adenocarcinoma. J Pathol. 2019;248(1):51-65. doi:10.1002/path.5224

[4] Endo S, Nakata K, Ohuchida K, et al. Autophagy Is Required for Activation of Pancreatic Stellate Cells, Associated With Pancreatic Cancer Progression and Promotes Growth of Pancreatic Tumors in Mice. Gastroenterology. 2017;152(6):1492-1506.e24. doi:10.1053/j.gastro.2017.01.010

[5] Zhang X, Schönrogge M, Eichberg J, et al. Blocking Autophagy in Cancer-Associated Fibroblasts Supports Chemotherapy of Pancreatic Cancer Cells. Front Oncol. 2018;8:590. Published 2018 Dec 5. doi:10.3389/fonc.2018.00590

[6] Goruppi S, Jo SH, Laszlo C, Clocchiatti A, Neel V, Dotto GP. Autophagy Controls CSL/RBPJκ Stability through a p62/SQSTM1-Dependent Mechanism. Cell Rep. 2018;24(12):3108-3114.e4. doi:10.1016/j.celrep.2018.08.043

[7] Yuan M, Tu B, Li H, et al. Cancer-associated fibroblasts employ NUFIP1-dependent autophagy to secrete nucleosides and support pancreatic tumor growth. Nat Cancer. 2022;3(8):945-960. doi:10.1038/s43018-022-00426-6

[8] Biancur DE, Paulo JA, Małachowska B, et al. Compensatory metabolic networks in pancreatic cancers upon perturbation of glutamine metabolism. Nat Commun. 2017;8:15965. Published 2017 Jul 3. doi:10.1038/ncomms15965

[9] Son J, Lyssiotis CA, Ying H, et al. Glutamine supports pancreatic cancer growth through a KRAS-regulated metabolic pathway [published correction appears in Nature. 2013 Jul 25;499(7459):504]. Nature. 2013;496(7443):101-105. doi:10.1038/nature12040