Abstract Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms (IPMNs) of the pancreas are bona fide precursor lesions of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). The most common subtype of IPMNs harbor a gastric foveolar-type epithelium, and these low-grade mucinous neoplasms are harbingers of IPMNs with high-grade dysplasia and cancer. The molecular underpinning of gastric differentiation in IPMNs is unknown, although identifying drivers of this indolent phenotype might enable opportunities for intercepting progression to high-grade IPMN and cancer. We conducted spatial transcriptomics on a cohort of IPMNs, followed by orthogonal and cross species validation studies, which established the transcription factor NKX6-2 as a key determinant of gastric cell identity in low-grade IPMNs. Loss of NKX6-2 expression is a consistent feature of IPMN progression, while re-expression of NKX6-2 in murine IPMN lines recapitulates the aforementioned gastric transcriptional program and glandular morphology. Our study identifies NKX6-2 as a previously unknown transcription factor driving indolent gastric differentiation in IPMN pathogenesis. Significance Improved understanding of the molecular features driving IPMN development and differentiation is critical to prevent cancer progression and enhance risk stratification. Our study employed spatial profiling technologies to characterize the epithelium and microenvironment of IPMN, which revealed a previously unknown link between NKX6-2 expression and gastric differentiation in IPMNs, the latter associated with an indolent biological potential.

Resistance to immune checkpoint therapy (ICT) presents a growing clinical challenge. The tumor microenvironment (TME) and its components, namely tumor-associated macrophages (TAMs) and cancer-associated fibroblasts (CAFs), play a pivotal role in ICT resistance; however, the underlying mechanisms remain under investigation. In this study, we identify expression of TNF-Stimulated Factor 6 (TSG-6) in ICT-resistant pancreatic tumors, compared to ICT-sensitive melanoma tumors, both in mouse and human. TSG-6 is expressed by CAFs within the TME, where suppressive macrophages expressing Arg1, Mafb, and Mrc1, along with TSG-6 ligand Cd44, predominate. Furthermore, TSG-6 expressing CAFs co-localize with the CD44 expressing macrophages in the TME. TSG-6 inhibition in combination with ICT improves therapy response and survival in pancreatic tumor-bearing mice by reducing macrophages expressing immunosuppressive phenotypes and increasing CD8 T cells. Overall, our findings propose TSG-6 as a therapeutic target to enhance ICT response in non-responsive tumors.

Oncogenic 'hotspot' mutations of

ABSTRACT Objective Oncogenic “hotspot” mutations of KRAS and GNAS are two major driver alterations in Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms (IPMNs), which are bona fide precursors to pancreatic ductal adenocarcinoma. We previously reported that pancreas-specific Kras G12D and Gnas R201C co-expression in p48 Cre ; Kras LSL-G12D ; Rosa26 LSL-rtTA ; Tg (TetO- Gnas R201C ) mice (“ Kras;Gnas ” mice) caused development of cystic lesions recapitulating IPMNs. Here, we aim to unveil the consequences of mutant Gnas R201C expression on phenotype, transcriptomic profile, and genomic dependencies. Design We performed multimodal transcriptional profiling (bulk RNA sequencing, single cell RNA sequencing, and spatial transcriptomics) in the “ Kras;Gnas” autochthonous model and tumor-derived cell lines ( Kras;Gnas cells), where Gnas R201C expression is inducible. A genome-wide CRISPR/ Cas 9 screen was conducted to identify potential vulnerabilities in Kras G12D ;Gnas R201C co-expressing cells. Results Induction of Gnas R201C – and resulting G (s) alpha signaling – leads to the emergence of a gene signature of gastric (pyloric type) metaplasia in pancreatic neoplastic epithelial cells. CRISPR screening identified the synthetic essentiality of glycolysis-related genes Gpi1 and Slc2a1 in Kras G12D ; Gnas R201C co-expressing cells. Real-time metabolic analyses in Kras;Gnas cells and autochthonous Kras;Gnas model confirmed enhanced glycolysis upon Gnas R201C induction. Induction of Gnas R201C made Kras G12D expressing cells more dependent on glycolysis for their survival. Protein kinase A-dependent phosphorylation of the glycolytic intermediate enzyme PFKFB3 was a driver of increased glycolysis upon Gnas R201C induction. Conclusion Multiple orthogonal approaches demonstrate that Kras G12D and Gnas R201C co-expression results in a gene signature of gastric pyloric metaplasia and glycolytic dependency during IPMN pathogenesis. The observed metabolic reprogramming may provide a potential target for therapeutics and interception of IPMNs. SUMMARY What is already known on this topic Activating “hotspot” mutations of KRAS and GNAS are found in a majority of Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms (IPMNs). Expression of mutant KRAS and GNAS drives development of IPMN-like cystic lesions in the murine pancreas that eventually progress to pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). What this study adds Mutant GNAS and the resulting aberrant G (s) alpha signaling drives a transcriptional signature of gastric (pyloric type) metaplasia in IPMNs with mucin production. Aberrant G (s) alpha signaling enhances glycolysis via protein kinase A-dependent phosphorylation of the glycolytic enzyme PFKFB3. Enhanced glycolysis in KRAS;GNAS -mutated IPMN cells is validated via multiple orthogonal approaches in vitro and in vivo and represents an actionable metabolic vulnerability. How this study might affect research, practice or policy The present study provides mechanistic insight into how aberrant G (s) alpha signaling alters the biology of Kras -mutant pancreatic epithelial neoplasia through metaplastic and metabolic reprogramming. Targeting glycolysis in IPMNs may represent both a therapeutic avenue as well as an opportunity for intercepting progression to invasive cancer.

Abstract Background The development of diverse spatial profiling technologies has provided an unprecedented insight into molecular mechanisms driving cancer pathogenesis. Here, we conducted the first integrated cross-species assessment of spatial transcriptomics and spatial metabolomics alterations associated with progression of intraductal papillary mucinous neoplasms (IPMN), bona fide cystic precursors of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). Methods Matrix Assisted Laster Desorption/Ionization (MALDI) mass spectrometry (MS)-based spatial imaging and Visium spatial transcriptomics (ST) (10X Genomics) was performed on human resected IPMN tissues (N= 23) as well as pancreata from a mutant Kras;Gnas mouse model of IPMN. Findings were further compared with lipidomic analyses of cystic fluid from 89 patients with histologically confirmed IPMNs, as well as single-cell and bulk transcriptomic data of PDAC and normal tissues. Results MALDI-MS analyses of IPMN tissues revealed long-chain hydroxylated sulfatides, particularly the C24:0(OH) and C24:1(OH) species, to be selectively enriched in the IPMN and PDAC neoplastic epithelium. Integrated ST analyses confirmed that the cognate transcripts engaged in sulfatide biosynthesis, including UGT8, Gal3St1 , and FA2H , were co-localized with areas of sulfatide enrichment. Lipidomic analyses of cystic fluid identified several sulfatide species, including the C24:0(OH) and C24:1(OH) species, to be significantly elevated in patients with IPMN/PDAC compared to those with low-grade IPMN. Targeting of sulfatide metabolism via the selective galactosylceramide synthase inhibitor, UGT8-IN-1, resulted in ceramide-induced lethal mitophagy and subsequent cancer cell death in vitro , and attenuated tumor growth of mutant Kras;Gnas allografts. Transcript levels of UGT8 and FA2H were also selectively enriched in PDAC transcriptomic datasets compared to non-cancerous areas, and elevated tumoral UGT8 was prognostic for poor overall survival. Conclusion Enhanced sulfatide metabolism is an early metabolic alteration in cystic pre-cancerous lesions of the pancreas that persists through invasive neoplasia. Targeting sulfatide biosynthesis might represent an actionable vulnerability for cancer interception.