Abstract Regular exercise promotes whole-body health and prevents disease, yet the underlying molecular mechanisms throughout a whole organism are incompletely understood. Here, the Molecular Transducers of Physical Activity Consortium (MoTrPAC) profiled the temporal transcriptome, proteome, metabolome, lipidome, phosphoproteome, acetylproteome, ubiquitylproteome, epigenome, and immunome in whole blood, plasma, and 18 solid tissues in Rattus norvegicus over 8 weeks of endurance exercise training. The resulting data compendium encompasses 9466 assays across 19 tissues, 25 molecular platforms, and 4 training time points in young adult male and female rats. We identified thousands of shared and tissue- and sex-specific molecular alterations. Temporal multi-omic and multi-tissue analyses demonstrated distinct patterns of tissue remodeling, with widespread regulation of immune, metabolism, heat shock stress response, and mitochondrial pathways. These patterns provide biological insights into the adaptive responses to endurance training over time. For example, exercise training induced heart remodeling via altered activity of the Mef2 family of transcription factors and tyrosine kinases. Translational analyses revealed changes that are consistent with human endurance training data and negatively correlated with disease, including increased phospholipids and decreased triacylglycerols in the liver. Sex differences in training adaptation were widespread, including those in the brain, adrenal gland, lung, and adipose tissue. Integrative analyses generated novel hypotheses of disease relevance, including candidate mechanisms that link training adaptation to non-alcoholic fatty liver disease, inflammatory bowel disease, cardiovascular health, and tissue injury and recovery. The data and analysis results presented in this study will serve as valuable resources for the broader community and are provided in an easily accessible public repository ( https://motrpac-data.org/ ). Highlights Multi-tissue resource identifies 35,439 analytes regulated by endurance exercise training at 5% FDR across 211 combinations of tissues and molecular platforms. Interpretation of systemic and tissue-specific molecular adaptations produced hypotheses to help describe the health benefits induced by exercise. Robust sex-specific responses to endurance exercise training are observed across multiple organs at the molecular level. Deep multi-omic profiling of six tissues defines regulatory signals for tissue adaptation to endurance exercise training. All data are available in a public repository, and processed data, analysis results, and code to reproduce major analyses are additionally available in convenient R packages.

Cellular plasticity is a hallmark of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) starting from the conversion of normal cells to precancerous lesions to the progression of carcinoma subtypes associated with aggressiveness and therapeutic response. We found that normal acinar cell differentiation, maintained by the transcription factor Pdx1, suppresses a broad gastric cell identity that is maintained in metaplasia, neoplasia, and the classical subtype of PDAC. We have identified the receptor tyrosine kinase Ror2 as marker of a gastric metaplasia (SPEM)-like identity. Ablation of Ror2 in a mouse model of pancreatic tumorigenesis promoted a switch to a gastric pit cell identity that was largely persistent upon progression to carcinoma. In both human and mouse pancreatic cancer, ROR2 activity continued to antagonize the gastric pit cell identity, strongly promoting an epithelial mesenchymal transition, conferring resistance to KRAS inhibition, and vulnerability to AKT inhibition.

Abstract Introduction Reprogramming of pancreas cell fate drives development of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). Acinar cells, the most probable origin of pancreatic cancer, undergo a rapid cell identity switch towards a duct-like phenotype upon KrasG12D expression and when combined with pancreatitis or the loss of acinar differentiation factors. Metaplastic and neoplastic duct-like cells are heterogeneous with a proportion acquiring features reminiscent of gastric lineages. While some gastric signatures are maintained in the classical PDAC subtype, they are eroded in the more aggressive, basal-like PDAC. Since subtype identity has a major impact on prognosis and therapeutic targetability, druggable targets that regulate cellular reprogramming in pancreatic cancer can be exploited to increase sensitivity to therapy. Methods To elucidate mechanisms responsible for early reprogramming, pancreatic tissue of mice with conditional KrasG12D expression and loss of Pdx1 was analyzed by single-nucleus ATAC-seq. Expression of identified target genes was studied in precancerous lesions and PDAC by using multiplex RNAscope and IHC staining. Computational analyses of publicly available sequencing data were used to establish correlation to PDAC subtype identity. Genes were functionally studied in PDAC cell lines. Results By performing snATAC-seq and RNA-seq of early transformed pancreatic tissue, we discovered that acinar cells with the combined expression of KrasG12D and loss of Pdx1 activate expression of a gastric metaplastic gene signature accompanied by elevated levels of the receptor kinase Ror2. Ror2 is also highly expressed in distinct subpopulations of metaplastic and neoplastic cells, associated with a gastric neck cell phenotype and enhanced proliferative capacity. In contrast, Ror2Low lesions are characterized by a gastric pit cell-like and a senescent phenotype. Genetic ablation of Ror2 resulted in a shift in lesion identity, enriching those with a pit cell and senescent identity. In PDAC, we found that Ror2 anti-correlates with a similar gastric pit cell phenotype that is maintained in the classical subtype PDAC, but is strongly associated with the more aggressive basal-like subtype. Overexpression of ROR2 in human PDAC cell lines with a classical differentiation induced loss of the classical gene signature as well as epithelial-to-mesenchymal transition. Moreover, ROR2 enforces a strong dependency on AKT signaling, causing increased vulnerability of ROR2-expressing cells to AKT inhibition, but increased resistance to the KRAS inhibitor MRTX1133. Conclusions We discovered Ror2 as a critical determinant of precancerous lesion as well as PDAC subtype identity. Its role in driving an aggressive PDAC phenotype that is inherently resistant to Kras inhibition suggests that inhibiting this receptor tyrosine kinase will enhance sensitivity to the new generation of targeted therapies. Citation Format: Simone Benitz, Alec Steep, Malak Nasser, Jonathan Preall, Ujjwal Mukund Mahajan, Holly McQuithey, Ian Loveless, Erick T. Davis, Hui-Ju Wen, Daniel W. Long, Thomas Metzler, Samuel Zwernik, Michaela Louw, Donald Rempinski, Daniel Salas-Escabillas, Sydney Brender, Linghao Song, Ling Huang, Brian K. Theisen, Zhenyu Zhang, Nina G. Steele, Ivonne Regel, Filip Bednar, Howard C. Crawford. Ror2, a Novel Key Regulator Driving Cell Fate Decisions throughout Pancreatic Carcinogenesis [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Advances in Pancreatic Cancer Research; 2024 Sep 15-18; Boston, MA. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2024;84(17 Suppl_2):Abstract nr C075.