For more than 100 years, the fruit fly

During early-stage tumour growth in Drosphila, tumour cells acquire necessary nutrients by triggering autophagy in surrounding cells in the tumour microenvironment. Using a Drosophila model of tumorigenesis, Tor Erik Rusten and colleagues show that tumour cells under stress induce autophagy in their microenvironment, by oncogene and inflammatory signalling, as a way of generating nutrients for tumour growth and dissemination. These findings illustrate the importance of tumour-environmental crosstalk and shed light on the potential of systemic autophagy as a targetable process in cancer. As malignant tumours develop, they interact intimately with their microenvironment and can activate autophagy1, a catabolic process which provides nutrients during starvation. How tumours regulate autophagy in vivo and whether autophagy affects tumour growth is controversial2. Here we demonstrate, using a well characterized Drosophila melanogaster malignant tumour model3,4, that non-cell-autonomous autophagy is induced both in the tumour microenvironment and systemically in distant tissues. Tumour growth can be pharmacologically restrained using autophagy inhibitors, and early-stage tumour growth and invasion are genetically dependent on autophagy within the local tumour microenvironment. Induction of autophagy is mediated by Drosophila tumour necrosis factor and interleukin-6-like signalling from metabolically stressed tumour cells, whereas tumour growth depends on active amino acid transport. We show that dormant growth-impaired tumours from autophagy-deficient animals reactivate tumorous growth when transplanted into autophagy-proficient hosts. We conclude that transformed cells engage surrounding normal cells as active and essential microenvironmental contributors to early tumour growth through nutrient-generating autophagy.

During tumor growth - when nutrient and anabolic demands are high – autophagy supports tumor metabolism and growth through lysosomal organelle turnover and nutrient recycling 1 . Ras-driven tumors additionally invoke non-autonomous autophagy in the microenvironment to support tumor growth, in part through transfer of amino acids 2–4 . Here we uncover a third critical role of autophagy in mediating systemic organ wasting and nutrient mobilization for tumor growth using a well-characterized malignant tumor model in Drosophila melanogaster . Micro-computed X-ray tomography and metabolic profiling reveal that Ras V12 ; scrib -/- tumors grow 10-fold in volume, while systemic organ wasting unfolds with progressive muscle atrophy, loss of body mass, −motility, −feeding and eventually death. Tissue wasting is found to be mediated by autophagy and results in host mobilization of amino acids and sugars into circulation. Natural abundance Carbon 13 tracing demonstrates that tumor biomass is increasingly derived from host tissues as a nutrient source as wasting progresses. We conclude that host autophagy mediates organ wasting and nutrient mobilization that is utilized for tumor growth.

Abstract Disruption of epithelial barriers is a common disease manifestation in chronic degenerative diseases of the airways, lung and intestine. Extensive human genetic studies have identified risk loci in such diseases, including in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and inflammatory bowel diseases (IBD). The genes associated with these loci have not fully been determined, and functional characterization of such genes requires extensive studies in model organisms. Here, we report the results of a screen in Drosophila melanogaster that allowed for rapid identification, validation and prioritization of COPD risk genes that were selected based on risk loci identified in human genome-wide association studies (GWAS) studies. Using intestinal barrier dysfunction in flies as a readout, our results validate the impact of candidate gene perturbations on epithelial barrier function in 56% of the cases, resulting in a prioritized target gene list. We further report the functional characterization in flies of one family of these genes, encoding for nicotinic acetylcholine receptor subunits (nAchR). We find that nAchR signaling in enterocytes of the fly gut promotes epithelial barrier function and epithelial homeostasis by regulating the production of the peritrophic matrix. Our findings identify COPD associated genes critical for epithelial barrier maintenance, and provide insight into the role of epithelial nAchR signaling for homeostasis.