众所周知，胰腺导管腺癌（PDAC）是一类以强烈的纤维间质反应和新陈代谢紊乱为特征的侵袭性疾病。间质反应可损害血管，导致细胞微环境高度缺氧，营养匮乏。因此，这些肿瘤必须改变自己获取利用营养物质的方式来满足新陈代谢的需要。
今天小编为大家解读的是年8月发表在《nature》上的文章，“Pancreaticstellatecellssupporttumourmetabolismthroughautophagicalaninesecretion”，即胰腺星形细胞（PSCs）可通过自噬分泌丙氨酸供给肿瘤新陈代谢。与众不同地是本篇文章揭示了在PDAC中未被报道的丙氨酸的作用，它可与葡萄糖、谷氨酸来源的碳竞争参与三羧酸循环、非必需氨基酸（NEAA）及脂质合成。胰腺肿瘤微环境中这种能量来源的转变降低了肿瘤对糖及血浆中营养物质的依赖。不仅如此，作者还发现丙氨酸的分泌依赖于癌细胞刺激的PSC的自噬，揭示了PSCs和癌细胞间一个新的代谢反应。接下来让我们跟随作者一起来看看吧！
基于先前研究胞外蛋白质能为饥饿细胞提供营养物质，作者提出假设：（1）胰腺肿瘤基质中的胰腺星形细胞可提供另外的代谢途径供给肿瘤代谢；（2）胰腺星形细胞的累积可能有利于细胞代谢。
为了验证这些假设，作者进行了如下实验：1.胰腺星形细胞分泌的代谢物（丙氨酸Ala）可作为胰腺癌细胞新成代谢的原料。
作者分别用胰腺癌细胞和PSCs的中间产物培养T胰腺癌细胞，发现PSCs的中间产物可提高癌细胞氧耗率OCR（figure1a,1b），对它们的中间产物进行℃加热15min处理，发现PSCs的中间产物仍保留活性（figure1c）,说明该产物缺乏三级结构。之后作者进行了一系列代谢研究，发现PSCs分泌的代谢物可被PDAC摄取，并经过多种代谢物分析得出只有丙氨酸和天冬氨酸符合这种现象（figure1d），接着作者用单一氨基酸培养PDAC，发现只有丙氨酸相对PSCs的中间产物能提高PDAC氧耗率（figure1e），进行24小时定量收集PSCs中间产物，可得到的Ala浓度达到毫克级（figure1f）。2.PDAC可利用PSCs分泌的丙氨酸进行生物合成反应。
作者猜想丙氨酸可能是通过丙氨酸到谷氨酸的转氨作用进入三羧酸循环从而提高氧耗率（figure2a），那作者就敲掉PDAC细胞质和线粒体中的谷氨酸丙氨酸氨基转移酶（GPT1/2），发现用PSCs中间产物培养的PDAC细胞中丙氨酸有量的增加（figure2b）及氧耗率降低（figure2c）。证实了作者的猜想。
丙氨酸增加PDAC氧耗率呈剂量依赖性，用丙酮酸培养PDAC可出现同一现象（figure2d），接下来作者用13C标记丙氨酸跟踪研究PDAC是怎样利用丙氨酸进行生物合成反应，从中发现丙氨酸是三羧酸循环一个主要的碳源，其出现在了柠檬酸、异柠檬酸、苹果酸及延胡索酸中（figure2e）。实际上柠檬酸是丙氨酸中碳原子的主要受体，在PDAC细胞中占比23%-46%（figure2f），而释放到胞质中的苹果酸可参与脂肪酸合成（figure2g,2h）。说明丙氨酸可间接参与脂肪酸合成。
3.丙氨酸的分泌依赖于胰腺星形细胞的自噬作用。
PSC分泌的丙氨酸有可能来源于蛋白质的分解代谢，那作者就假设丙氨酸分泌依赖自噬体。为了验证这个假设，作者用GFP-RFP-LC3双荧光体系（黄色—自噬体，红色—自噬溶酶体）来检测PSCs自噬的基础水平和自噬流的水平。值得注意的是，与PDAC细胞共培养（figure3a,3b）或用PDAC产物培养（figure3c）的PSCs的自噬流明显增加。
为了评价丙氨酸分泌中自噬的重要性，作者用shRNAs干扰自噬基因ATG5/ATG7抑制PSCs的自噬作用，发现当自噬基因被干扰后，PSCs产物将不能使PDAC得氧耗率增加（figure3d），同样情况下观察到丙氨酸的分泌量下降（figure3e），甚至PDAC细胞质内的丙氨酸的量也会下降（figure3f）。
4.在营养有限的环境中星形细胞代谢分泌物可供给PDAC生长，进而利于肿瘤生长。
在PDAC细胞中PSC诱导的代谢改变是在什么情况下影响PDAC增殖的呢？作者设计了两种环境进行观察，发现在营养充足的情况下这种作用不明显；相反地，在低营养条件下这种作用很明显，如PSC产物能促进无血清中生长的PDAC的增殖，这个现象同样出现在加入外源性丙氨酸，但PSCs的自噬被抑制，其产物不能促进PDAC生长（figure4a），PDAC细胞和PSCs共同注射到异种移植模型中35天后进行分析，发现其可促进早期肿瘤生长（figure4b），且降低无肿瘤生存（figure4c）。
之后用由KRAS诱导的鼠PDAC细胞和鼠PDAC自源模型的PSCs（mPSCs）组成的原位同系移植模型进行验证，得到的结果与人PDAC和PSCs共培养的一致，鼠PSCs以自噬依赖方式促进早期肿瘤生长（figure4d）及降低无肿瘤生存（figure4e）但当mPSCs自噬被抑制，这种作用减弱。作者的这些工作表明肿瘤基质中PSCs与癌上皮细胞间存在促其生长的代谢通路（figure4f）.
总的来说，这篇文章的亮点如下：1.为研究肿瘤—基质的相互作用提供了新的思路；2.强调高度促结缔组织生长的肿瘤代谢的重要性；3.癌细胞和PSCs间的共同代谢依赖于自噬作用，进一步证实PDAC代谢清除的关键作用，也就是说在这种疾病中可通过抑制自噬溶酶体降解途径可能会获得比预期更好的疗效。
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