Abstract It is projected that, in 5 years, pancreatic cancer will become the second deadliest cancer in the United States. A unique aspect of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is its stroma; rich in cancer-associated fibroblasts (CAFs) and a dense CAF-generated extracellular matrix (ECM). This fibrous stroma, known as desmoplasia, causes the collapse of local blood vessels rendering a nutrient-deprived milieu. Hence, PDAC cells are nurtured by local CAF-secreted products, which include, among others, CAF-generated small extracellular vesicles (sEVs). It is well-accepted that upon culturing functionally tumor-promoting CAFs under pathophysiological-relevant conditions (e.g., within self-produced ECM), these cells express NetrinG1 (NetG1) and sustain endosomal pools rich in active α5β1-integrin; traits indicative of poor patient survival. We herein report that NetG1 + CAFs generate sEVs that rescue PDAC cells from nutrient-deprived induced apoptosis. Two unique sEVs, NetG1 + and α5β1-integrin + , were uncovered. The former constitutes cargo of CAF-generated exomeres, and the latter is detected in classic exosomes. Proteomic and metabolomic analyses showed that the sEV-dependent PDAC survival is, at least in part, dictated by the cargo packaged within sEVs in a NetG1-dependent manner. Indeed, despite producing a similar number of vesicles, selected key proteins and metabolites (e.g., glutamine) were incorporated within the unique sEVs. Finally, we found that NetG1 and α5β1-integrin were detected in sEVs collected from plasma of PDAC patients, while their concomitant levels were significantly lower in plasma of sex/age-matched healthy donors. The discovery of these tumor-supporting CAF sEVs opens a new investigative avenue in tumor-stroma interactions and stroma staging detection.

Abstract Understanding pancreatic cancer biology is fundamental for identifying new targets and for developing more effective therapies. In particular, the contribution of the stromal microenvironment to pancreatic cancer tumorigenesis requires further exploration. Here, we report the stromal roles of the synaptic protein Netrin G1 Ligand (NGL-1) in pancreatic cancer, uncovering its pro-tumor functions in cancer-associated fibroblasts and in immune cells. We observed that the stromal expression of NGL-1 inversely correlated with patients’ overall survival. Moreover, germline knockout (KO) mice for NGL-1 presented decreased tumor burden, with a microenvironment that is less supportive of tumor growth. Of note, tumors from NGL-1 KO mice produced less immunosuppressive cytokines and displayed an increased percentage of CD8 + T cells than those from control mice, while preserving the physical structure of the tumor microenvironment. These effects were shown to be mediated by NGL-1 in both immune cells and in the local stroma, in a TGF-β-dependent manner. While myeloid cells lacking NGL-1 decreased the production of immunosuppressive cytokines, NGL-1 KO T cells showed increased proliferation rates and overall polyfunctionality compared to control T cells. CAFs lacking NGL-1 were less immunosuppressive than controls, with overall decreased production of pro-tumor cytokines and compromised ability to inhibit CD8 + T cells activation. Mechanistically, these CAFs downregulated components of the TGF-β pathway, AP-1 and NFAT transcription factor families, resulting in a less tumor-supportive phenotype. Finally, targeting NGL-1 genetically or using a functionally antagonistic small peptide phenocopied the effects of chemotherapy, while modulating the immunosuppressive tumor microenvironment (TME), rather than eliminating it. We propose NGL-1 as a new local stroma and immunomodulatory molecule, with pro-tumor roles in pancreatic cancer. Statement of Significance Here we uncovered the pro-tumor roles of the synaptic protein NGL-1 in the tumor microenvironment of pancreatic cancer, defining a new target that simultaneously modulates tumor cell, fibroblast, and immune cell functions. This study reports a new pathway where NGL-1 controls TGF-β, AP-1 transcription factor members and NFAT1, modulating the immunosuppressive microenvironment in pancreatic cancer. Our findings highlight NGL-1 as a new stromal immunomodulator in pancreatic cancer.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) has a poor 5-year survival rate and lacks effective therapeutics. Therefore, it is of paramount importance to identify new targets. Using multi-plex data from patient tissue, three-dimensional co-culturing in vitro assays, and orthotopic murine models, we identified Netrin G1 (NetG1) and Netrin G1 ligand (NGL-1) as promoters of PDAC tumorigenesis. NetG1+ cancer-associated fibroblasts (CAFs) supported PDAC survival, through a NetG1/NGL-1 mediated effect on glutamate/glutamine metabolism. NetG1+ CAFs were intrinsically immunosuppressive and inhibited NK cell mediated killing of tumor cells. These functions were partially mediated by vesicular glutamate transporter 1 and glutamine synthetase. This study uncovered an important link between CAF driven metabolism and its immunosuppressive capacity, suggesting NetG1 and NGL-1 as potential targets in PDAC.Significance PDAC is a devastating disease lacking effective therapies. A major hallmark of PDAC is desmoplasia, characterized by the expansion of CAFs and their extracellular matrix, creating a unique microenvironment that limits blood-supplied nutrition and is highly immunosuppressive. A better understanding of the role of CAFs in PDAC may lead to the identification of new targets for therapeutic intervention. Here, we uncovered two potential targets, NetG1 in CAFs and its binding partner NGL-1 in tumor cells. NetG1 in CAFs was important for the metabolic support of PDAC cells and for the intrinsic immunosuppressive capacity of CAFs, while NGL-1 in PDAC cells drove tumorigenesis. Our results helped clarify the role that CAFs play in PDAC, by defining CAF phenotypes through NetG1 expression. Finally, we established a link between CAF driven metabolism and their intrinsic immunosuppressive capacity. Thus, NetG1/NGL-1 axis mediates cell reciprocal and cell autonomous functions in PDAC, representing new attractive targets for this aggressive disease.

Abstract Less than 11% of pancreatic cancer patients survive 5-years post-diagnosis. The unique biology of pancreatic cancer includes a significant expansion of its desmoplastic tumor microenvironment, wherein cancer-associated fibroblasts (CAFs) and their self-produced extracellular matrix are key components. CAF functions are both tumor-supportive and tumor-suppressive, while normal fibroblastic cells are solely tumor-suppressive. Knowing that CAF-eliminating drugs are ineffective and can accelerate cancer progression, therapies that “normalize” CAF function are highly pursued. Eribulin is a well-tolerated anti-microtubule drug used to treat a plethora of neoplasias, including advanced/metastatic cancers. Importantly, eribulin can inhibit epithelial to mesenchymal transition via a mechanism akin to blocking pathways induced by transforming growth factor-beta (TGFβ). Notably, canonical TGFβ signaling also plays a pivotal role in CAF activation, which is necessary for the development and maintenance of desmoplasia. Hence, we hypothesized that eribulin could modulate, and perhaps “normalize” CAF function. To test this premise, we used a well-established in vivo -mimetic fibroblastic cell-derived extracellular matrix (CDM) system and gauged the effects of eribulin on human pancreatic CAFs and cancer cells. The pathophysiologic cell-culturing system was also used to query eribulin effects on CDM-regulated cancer cell survival and invasive spread. Results demonstrated that intact CDMs modestly restricted eribulin from obstructing cancer cell growth. Nonetheless, eribulin-treated CAFs generated CDMs that limited cancer cell survival under nutritional stress, similar to reported tumor-suppressive CDMs generated by TGFβ-deficient CAFs. Data from this study support the central proposed premise and suggest that eribulin could be used as a CAF-normalizing drug.

Abstract Pancreatic cancer is becoming increasingly deadly, with treatment options limited due to, among others, the complex tumor microenvironment (TME). This short communications study investigates pulsed low-dose-rate radiation (PLDR) as a potential alternative to conventional radiotherapy for pancreatic cancer neoadjuvant treatment. Our ex vivo research demonstrates that PLDR, in combination with chemotherapy, promotes a shift from tumor-promoting to tumor-suppressing properties in a key component of the pancreatic cancer microenvironment we called CAFu (cancer-associated fibroblasts and selfgenerated extracellular matrix functional units). This beneficial effect translates to reduced desmoplasia (fibrous tumor expansion) and suggests PLDR’s potential to improve total neoadjuvant therapy effectiveness. To comprehensively assess this functional shift, we developed the HOST-Factor, a single score integrating multiple biomarkers. This tool provides a more accurate picture of CAFu function compared to individual biomarkers and could be valuable for guiding and monitoring future therapeutic strategies. Our findings support the ongoing NCT04452357 clinical trial testing PLDR safety and TME normalization potential in pancreatic cancer patients. The HOST-Factor will be used in samples collected from this trial to validate its potential as a key tool for personalized medicine in this aggressive disease.