Abstract Cancer metastasis is the leading cause of cancer-related mortality and the process of Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) is crucial for cancer metastasis. Either a partial or complete EMT have been reported to influence the metabolic plasticity of cancer cells in terms of switching among oxidative phosphorylation, fatty acid oxidation and glycolysis pathways. However, a comprehensive analysis of these major metabolic pathways their associations with EMT across different cancers is lacking. Here, we analyse more than 180 cancer cell datasets and show diverse associations of these metabolic pathways with the EMT status of cancer cells. Our bulk data analysis shows that EMT generally positively correlates with glycolysis but negatively with oxidative phosphorylation and fatty acid metabolism. These correlations are also consistent at the level of their molecular master regulators, namely AMPK and HIF1α. Yet, these associations are shown to not be universal. Analysis of singlecell data of EMT induction shows dynamic changes along the different axes of metabolic pathways, consistent with general trends seen in bulk samples. Together, our results reveal underlying patterns of metabolic plasticity and heterogeneity as cancer cells traverse through the epithelial-hybrid-mesenchymal spectrum of states.

Abstract Immune evasion and metabolic reprogramming are hallmarks of cancer progression often associated with a poor prognosis and frequently present significant challenge for cancer therapies. Recent studies have emphasized on the dynamic interaction between immunosuppression and the dysregulation of energy metabolism in modulating the tumor microenvironment to promote cancer aggressiveness. However, a pan-cancer association among these two hallmarks, and a potent common driver for them – Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT) – remains to be done. Here, our meta-analysis across 184 publicly available transcriptomic datasets as well as The Cancer Genome Atlas (TCGA) data reveals that an enhanced PD-L1 activity signature along with other immune checkpoint markers correlate positively with a partial EMT and elevated glycolysis signature but a reduced OXPHOS signature in many carcinomas. These trends were also recapitulated in single-cell RNA-seq time-course EMT induction data across cell lines. Furthermore, across multiple cancer types, concurrent enrichment of glycolysis and PD-L1 results in worse outcomes in terms of overall survival as compared to enrichment for only PD-L1 activity or expression. Our results highlight potential functional synergy among these interconnected axes of cellular plasticity in enabling metastasis and/or multi-drug resistance in cancer.