ABSTRACT Patients with densely innervated tumors do poorly as compared to those with sparsely innervated disease. Why some tumors heavily recruit nerves while others do not, remains unknown as does the functional contribution of tumor-infiltrating nerves to cancer. Moreover, while patients receive chemotherapeutic treatment, whether these drugs affect nerve recruitment has not been tested. Using a murine model of ovarian cancer, we show that tumor-infiltrating sensory nerves potentiate tumor growth, decrease survival, and contribute to treatment resistance. Furthermore, matched patient samples show significantly increased tumor innervation following chemotherapy. In vitro analysis of tumor-released extracellular vesicles (sEVs) shows they harbor neurite outgrowth activity. These data suggest that chemotherapy may alter sEV cargo, endowing it with robust nerve recruiting capacity.

Patients with densely innervated tumors do worse than those with less innervated cancers. We hypothesize that neural elements are acquired by a tumor-induced process, called neo-neurogenesis. Here, we use PC12 cells in a simple system to test this hypothesis. PC12 cells extend processes, called neurites, only when appropriately stimulated. Using this system, we show that patient tumors release vesicles (exosomes) which induce PC12 neurite outgrowth. Using a cancer mouse model, we show that tumor cells compromised in exosome release grow slower and are less innervated than controls indicating a contribution of innervation to disease progression. We find that neo-neurogenesis is mediated in part by the axonal guidance molecule, EphrinB1, contained in exosomes. These findings support testing EphrinB1 blockers to inhibit tumor innervation and improve survival.