ABSTRACT Cancer-Associated Fibroblasts (CAFs) are major contributors to pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) progression, through pro-tumour cross-talk and the generation of fibrosis (physical barrier to drugs). CAF inhibition is thus an ideal component of any therapeutic approach for PDAC. SLC7A11 is a cystine transporter that has been identified as a potential therapeutic target in PDAC cells. However, no prior study has evaluated the role of SLC7A11 in PDAC tumour stroma and its prognostic significance. Herein we show that high expression of SLC7A11 in PDAC tumour stroma (but not tumour cells) is independently prognostic of poorer overall survival. We demonstrate using orthogonal approaches that PDAC-derived CAFs are highly dependent on SLC7A11 for cystine uptake and glutathione synthesis, and that SLC7A11 inhibition significantly decreases their proliferation, reduces their resistance to oxidative stress and inhibits their ability to remodel collagen and support PDAC cell growth. Importantly, our paradigm-shifting work demonstrates the need to inhibit SLC7A11 in the PDAC stroma, as genetic ablation of SLC7A11 in PDAC cells alone is not enough to reduce tumour growth. Finally, our work validates that a nano-based gene-silencing drug against SLC7A11, developed by our group, reduces PDAC tumour growth, CAF activation and fibrosis in a mouse model of PDAC.

Abstract The poor prognosis of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is attributed to the highly fibrotic stroma and complex multi-cellular microenvironment that is difficult to fully recapitulate in pre-clinical human models. To fast-track translation of therapies and to inform personalised medicine, we aimed to develop a whole-tissue ex vivo explant model that maintains viability, 3D multicellular architecture, and microenvironmental cues present in human pancreatic tumours. Patient-derived surgically-resected PDAC tissue was cut into 2 mm explants, cultured on gelatin sponges, and grown for 12 days. Immunohistochemistry revealed that human PDAC tissue explants were viable for 12 days and maintained their original tumour, stromal and extracellular matrix architecture. As proof-of-principle, human PDAC tissue explants responded to Abraxane ® treatment with a 3.7-fold increase in cell-death (p=0.0007). PDAC explants were also transfected with polymeric nanoparticles+Cy5-siRNA and we observed abundant cytoplasmic distribution of nanoparticle+Cy5-siRNA throughout the PDAC explant tissue. Our novel model retains the 3D architecture of human pancreatic tumours and has several advantages over standard organoids: presence of functional multi-cellular stroma and fibrosis and no tissue manipulation, digestion, or artificial propagation of organoids. This provides an unprecedented opportunity to study PDAC biology, tumour-stromal interactions and rapidly assess therapeutic response that could drive personalised treatment for PDAC.

Abstract The microtubule protein, βIII-tubulin, has been implicated as a prognostic, pro-survival, and chemoresistance factor in some of the most lethal malignancies including pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). However, precise survival mechanisms controlled by βIII-tubulin in cancer cells are unknown. Here, we report an unexpected role of βIII-tubulin as a brake on extrinsic caspase 8-dependent apoptosis in PDAC. We show that βIII-tubulin knockdown frees death-receptor DR5 to increase its membrane diffusion, clustering, and activation of cell-death. We demonstrate that βIII-ubulin silencing increases sensitivity of PDAC cells to chemotherapeutic and microenvironment-derived extrinsic cell-death signals including TRAIL, TNFα, and FasL. Finally, nanoparticle delivery of βIII-tubulin siRNA to mouse orthotopic PDAC tumours in vivo and human patient-derived PDAC tumour explants ex vivo increases extrinsic apoptosis and reduces tumour progression. Thus, silencing of βIII-tubulin represents an innovative strategy to unleash a suicide signal in PDAC cells and render them sensitive to microenvironment and chemotherapy-derived death signals.