Cells in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) undergo autophagy, but its effects vary with tumor stage and genetic factors. The consequences of varying levels of the autophagy related 5 (Atg5) protein on pancreatic tumor formation and progression were investigated. Oncogenic Kras harboring mice were generated in primary pancreatic cancer cells and have homozygous disruption of Atg5 (A5; Kras) or heterozygous disruption of Atg5 (A5+/-; Kras), and compared them with mice with only oncogenic Kras (controls). Pancreata were analyzed by histology and immunohistochemistry. Primary tumor cells were isolated and used to perform transcriptome, metabolome, intracellular calcium, extracellular cathepsin activity, and cell migration and invasion analyses. The cells were injected into wildtype littermates, and orthotopic tumor growth and metastasis were monitored. Atg5 was knocked down in pancreatic cancer cell lines using small hairpin RNAs; cell migration and invasion were measured, and cells were injected into wildtype littermates. PDAC samples were obtained from independent cohorts of patients and protein levels were measured on immunoblot and immunohistochemistry; the correlation of protein levels with metastasis and patient survival times is tested. A5+/-; Kras mice, with reduced Atg5 levels, developed more tumors and metastases, than control mice, whereas A5; Kras mice did not develop any tumors. Cultured A5+/-; Kras primary tumor cells were resistant to induction and inhibition of autophagy, had altered mitochondrial morphology, compromised mitochondrial function, changes in intracellular Ca2+ oscillations, and increased activity of extracellular cathepsin L and D. The tumors that formed in A5+/-; Kras mice contained greater numbers of type 2 macrophages than control mice, and primary A5+/-; Kras tumor cells had upregulated expression of cytokines that regulate macrophage chemoattraction and differentiation into M2 macrophage. Knockdown of Atg5 in pancreatic cancer cell lines increased their migratory and invasive capabilities, and formation of metastases following injection into mice. In human PDAC samples, lower levels of ATG5 associated with tumor metastasis and shorter survival time. In mice that express oncogenic Kras in pancreatic cells, heterozygous disruption of Atg5 and reduced protein levels promotes tumor development, whereas homozygous disruption of Atg5 blocks tumorigenesis. Therapeutic strategies to alter autophagy in PDAC should consider the effects of ATG5 levels to avoid the expansion of resistant and highly aggressive cells.     «

Cells in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) undergo autophagy, but its effects vary with tumor stage and genetic factors. The consequences of varying levels of the autophagy related 5 (Atg5) protein on pancreatic tumor formation and progression were investigated. Oncogenic Kras harboring mice were generated in primary pancreatic cancer cells and have homozygous disruption of Atg5 (A5; Kras) or heterozygous disruption of Atg5 (A5+/-; Kras), and compared them with mice with only oncogeni...     »

Autophagie ist ein lysosomaler Degradationsprozess, der wesentlich zur zellulären Homöostase über die Eliminierung von Aggregaten und Bereitstellung von Wachstumssubstraten beiträgt. Defekte in der Autophagie wurden mit einer Vielzahl von Tumoren in verschiedenen Organen assoziiert. Eine Rolle in der duktalen Pankreaskarzinogenese (PDAC) wurde ebenfalls beschrieben, wobei detaillierte mechanistische Untersuchungen noch ausstehen. PDAC wurde in Mäusen durch die konstitutive Aktivierung des Kras-Onkogens im Pankreas induziert. Zur Untersuchung der Autophagie während der PDAC Entwicklung wurden Atg5 homozygot oder heterozygot defiziente Mäuse generiert (A5; Kras, A5+/-; Kras) und zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Geburt mit Atg5-kompetenten (Kras) Mäusen verglichen. Tumorzellen, isoliert aus den jeweiligen Mausmodellen wurden in vitro und in vivo (orthotope Transplantation, Schwanzveneninjektion) auf tumorigene und metastatische Fähigkeiten geprüft sowie mechanistisch untersucht. Anhand humaner PDAC Proben aus unabhängigen Patientenkohorten wurde eine Korrelation zwischen ATG5 Proteinlevel und der Metastasierungs-/Überlebensrate untersucht. Während Kras und A5+/-; Kras Mäuse alle Schritte von PDAC durchlaufen, entwickeln A5; Kras Mäuse nur prämaligne Vorstufen. Interessanterweise ist der Effekt abhängig von der Atg5-Gendosis: komplette Atg5-Defizienz führt zur Blockade in der Tumorigenese und starke Pankreasdegeneration; heterozygote Atg5-Defizienz hingegen erhöht die Tumor-, und Metastasierungsinzidenz. In vitro und in vivo Analysen erwiesen eine erhöhte Malignität sowie Metastasierungskapazität bei den Zelllinien mit partieller Atg5-Defizienz. Mechanistische Analysen deuteten auf reduzierte mitochondriale Funktion und verstärkten Zellstress. Interessanterweise wiesen A5+/-; Kras-Zellen ein verändertes Zytokinprofil auf, welches die Differenzierung von pro-tumorigenen Typ 2 Makrophagen förderte. Des weiteren war die extrazelluläre Kathepsinaktivität von A5+/-; Kras-Zellen signifikant erhöht und die Kalziumhomöostase verändert. Dies ermöglicht den A5+/-; Kras-Zellen eine verbesserte migratorische Fähigkeit. Untersuchungen humaner PDAC Proben bestätigten, dass niedrige ATG5 Level mit verstärkter Tumormetastasierung und einer kürzeren Überlebensrate einhergehen. Es konnte gezeigt werden, dass die Atg5-Gendosis eine wesentliche Rolle in der PDAC-Entstehung und Metastasierung spielt. Komplette Atg5-Defizienz blockiert die PDAC-Entstehung, während partielle Atg5-Defizienz die PDAC-Entstehung und Metastasierung signifikant verstärkt.      «

Autophagie ist ein lysosomaler Degradationsprozess, der wesentlich zur zellulären Homöostase über die Eliminierung von Aggregaten und Bereitstellung von Wachstumssubstraten beiträgt. Defekte in der Autophagie wurden mit einer Vielzahl von Tumoren in verschiedenen Organen assoziiert. Eine Rolle in der duktalen Pankreaskarzinogenese (PDAC) wurde ebenfalls beschrieben, wobei detaillierte mechanistische Untersuchungen noch ausstehen. PDAC wurde in Mäusen durch die konstitutive Aktivierung des Kra...     »