Abstract Genetic alterations influence the malignant potential of cancer cells, and so does the tumor microenvironment. Herein, we combined the study of KRAS oncogenic effects in colorectal cancer cells with the influence of fibroblasts-derived factors. Results revealed that mutant KRAS regulates cell fate through both autonomous and non-autonomous signaling mechanisms. Specifically, processes such as proliferation and cell-cell aggregation were autonomously controlled by mutant KRAS independently of the stimulation with fibroblasts conditioned media. However, cancer cell invasion revealed to be a KRAS-dependent non-autonomous effect, resulting from the cooperation between fibroblasts-derived HGF and mutant KRAS regulation of C-MET expression. C-MET downregulation upon KRAS silencing rendered cells less responsive to HGF and thus less invasive. Yet, in one cell line, KRAS inhibition triggered invasion upon stimulation with fibroblasts conditioned media. Inhibition of PIK3CA oncogene did not promoted invasion, thus showing a KRAS-specific effect. Moreover, the invasive capacity also depended on the HGF-C-MET axis. Overall, our study awards oncogenic KRAS an important role in modulating the response to fibroblast-secreted factors either by promoting or impairing invasion, and depicts the HGF-C-MET axis as a putative therapeutic target to impair the invasive properties of mutant KRAS cancer cells. Significance Targeting mutant KRAS cancers is an urgent clinical need. HGF-C-MET axis inhibition arises as a possible strategy to target mutant KRAS CRC, both primary and metastatic tumors. Additional information Financial support This work was supported through FEDER funds through the Operational Programme for Competitiveness Factors (COMPETE 2020), Programa Operacional de Competitividade e Internacionalização (POCI), Programa Operacional Regional do Norte (Norte 2020), European Regional Development Fund (ERDF), and by National Funds through the Portuguese Foundation for Science and Technology (FCT) (PTDC/MED-ONC/31354/2017). PDC is a PhD student from Doctoral Program in Pathology and Molecular Genetics from the Institute of Biomedical Sciences Abel Salazar (ICBAS, University of Porto) and she is funded through a PhD fellowship (SFRH/BD/131156/2017) awarded by the FCT. FM is a PhD student from Doctoral Program in Biomedicine from the Faculty of Medicine of the University of Porto and she is funded through a PhD fellowship (SFRH/BD/143669/2019) awarded by the FCT. SM is a PhD student from Doctoral Program in Biomedicine from the Faculty of Medicine of the University of Porto and she is funded through a PhD fellowship (SFRH/BD/143642/2019) awarded by the FCT. AR is a junior researcher hired by IPATIMUP under the CaTCh project funded by FEDER and FCT (POCI-01-0145-FEDER-031354). ALM is a PhD student from Doctoral Program in Biomedicine from the Faculty of Medicine of the University of Porto and she is funded through a PhD fellowship (2020.08932.BD) awarded by the FCT. MJO is principal researcher at INEB. SV is hired by IPATIMUP under norma transitória do DL n.º 57/2016 alterada pela lei n.º 57/2017.

Abstract Novel KRAS-targeted therapies unlocked new treatment options for previously untreatable patients. However, in colorectal cancer (CRC), resistance to KRAS-targeted therapy develops rapidly, making it imperative to understand its underlying mechanisms. Cancer-associated fibroblasts (CAFs) induce therapy resistance by generating and maintaining cancer stem cells (CSCs). Additionally, CAFs secretome can modulate KRAS mutant CRC cells proteomic profile, independently of mutant KRAS. Hence, we investigated whether CAF-derived factors could induce resistance to KRAS inhibition by promoting a KRAS-independent stem-like phenotype. Evaluation of KRAS-mutant CRC cell lines (HCT15, HCT116, and SW480) revealed unique basal stem cell marker expression levels. Silencing KRAS lead to up-regulation of CD24, down- regulation of CD49f and CD104, and reduced stemness. However, CAF-secreted factors attenuated these effects, restoring stem cell markers expression and increasing stemness. RNA sequencing showed that CAF-secreted factors upregulate pro-tumorigenic pathways in KRAS-silenced cells, including cell cycle control, epithelial-mesenchymal transition (EMT), NOTCH, and immune regulation, leading to increased cell cycling and exit from quiescence. Overall, we provide mechanistic insights illuminating the role of fibroblasts in counteracting KRAS silencing-induced growth inhibition and enhancing stemness. Our results show that the limited success of KRAS-targeted therapies is not only derived from cell-intrinsic factors but also dependent on external factors derived from the tumor microenvironment, thus opening avenues to improve therapy responses in CRC.