Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA), a leading cause of cancer-related death in the US, has a high metastatic rate and is associated with persistent immune suppression. AXL, a member of the TAM (TYRO3, AXL, MERTK) receptor tyrosine kinase family, has been identified as a driver of metastasis and immune suppression in multiple cancer types. Here we use single cell RNA sequencing to reveal that AXL is expressed highly in tumor cells that have a mesenchymal-like phenotype and that AXL expression correlates with classic markers of mesenchymal tumor cells. We demonstrate that AXL-deficiency extends survival, reduces primary and metastatic burden and enhances sensitivity to gemcitabine in an autochthonous model of PDA. PDA in AXL-deficient mice displayed a more differentiated histology, higher nucleoside transporter expression and a more active immune microenvironment compared to PDA in wild-type mice. Finally, we demonstrate that AXL-positive mesenchymal tumor cells are critical for PDA progression and metastasis, emphasizing the potential of AXL as a therapeutic target for PDA patients.

Abstract Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) contributes to tumor cell survival, immune evasion, migration, invasion, and therapy resistance. Across human cancer, tumors that are high grade, poorly differentiated, and have undergone EMT carry a worse prognosis with a higher likelihood of metastasis. AXL, a receptor tyrosine kinase, drives EMT and is implicated in tumor progression, metastasis, and therapy resistance in multiple cancer types including pancreatic cancer and breast cancer. TANK-binding kinase 1 (TBK1) is central to AXL-driven EMT yet, the mechanism of how TBK1 induces EMT remains unclear. Here, we report that AXL activation stimulates TBK1 binding and phosphorylation of AKT3. TBK1 activation of AKT3 drives binding and phosphorylation of slug/snail resulting in protection from proteasomal degradation and translocation of the complex into the nucleus. We show that nuclear translocation of AKT3 is required for AXL-driven EMT and metastasis. Congruently, nuclear AKT3 expression correlates with worse outcome in aggressive breast cancer. To advance AKT3 as a therapeutic target, an AKT3-isoform selective allosteric small molecule inhibitor, BGB214, was developed. BGB214 inhibits AKT3 nuclear translocation, EMT-TF stability, AKT3-mediated invasion of breast cancer cells and reduces tumor initiation in vivo. Our results suggest that AKT3 nuclear activity is an important feature of AXL-driven epithelial plasticity and that selective AKT3 inhibition represents a novel therapeutic avenue for treating aggressive cancer. Significance Nuclear AKT3 activity is an important feature of AXL-TBK1 driven EMT and metastasis, thus selective AKT3 targeting represents a novel approach to treat aggressive cancer.