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Oct 26, 2023

uridina

Natureza volume 618, páginas

Nature volume 618, páginas 151–158 (2023) Citar este artigo

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O adenocarcinoma ductal pancreático (PDA) é uma doença letal notoriamente resistente à terapia1,2. Isso é mediado em parte por um microambiente tumoral complexo3, baixa vascularização4 e aberrações metabólicas5,6. Embora o metabolismo alterado conduza à progressão do tumor, o espectro de metabólitos usados ​​como nutrientes pelo PDA permanece amplamente desconhecido. Aqui identificamos a uridina como um combustível para PDA em condições de privação de glicose, avaliando como mais de 175 metabólitos afetaram a atividade metabólica em 21 linhagens de células pancreáticas sob restrição de nutrientes. A utilização de uridina fortemente correlacionada com a expressão de uridina fosforilase 1 (UPP1), que demonstramos libera ribose derivada de uridina para abastecer o metabolismo central de carbono e, assim, apoiar o equilíbrio redox, sobrevivência e proliferação em células PDA restritas à glicose. Na PDA, a UPP1 é regulada pela sinalização KRAS-MAPK e aumentada pela restrição de nutrientes. Consistentemente, os tumores expressaram alta UPP1 em comparação com tecidos não tumorais, e a expressão de UPP1 se correlacionou com baixa sobrevida em coortes de pacientes com PCA. A uridina está disponível no microambiente tumoral e demonstramos que a ribose derivada da uridina é catabolizada ativamente nos tumores. Finalmente, a deleção de UPP1 restringiu a capacidade das células PDA de usar uridina e retardou o crescimento do tumor em modelos de camundongos imunocompetentes. Nossos dados identificam a utilização de uridina como um importante processo metabólico compensatório em células PDA privadas de nutrientes, sugerindo um novo eixo metabólico para a terapia de PDA.

O PDA continua sendo um dos cânceres mais mortais1,2. O microambiente do tumor PDA (TME) é um dos principais contribuintes para essa letalidade e é caracterizado por infiltração abundante de células imunes, expansão de fibroblastos estromais e a deposição associada de matriz extracelular. Isso leva a um aumento da pressão do líquido intersticial e ao colapso de arteríolas e capilares3,4,7. Esses fenômenos contribuem coletivamente para baixa saturação de oxigênio, resistência terapêutica, alterações metabólicas e heterogeneidade dentro do tumor em nível celular5,8,9. As células PDA que sobrevivem em tal TME desregulado por nutrientes e oxigênio exibem adaptações metabólicas que aumentam suas capacidades catabólicas e de eliminação10,11,12,13. Além disso, estudos recentes definiram fontes de nutrientes extrínsecas ao tumor para PDA, incluindo matriz extracelular, imune e metabólitos derivados do estroma14,15,16. Embora esses estudos tenham descoberto entradas discretas de nutrientes, telas abrangentes com o poder de identificar muitos desses condutores e mecanismos de nutrientes não foram realizadas anteriormente.

Para rastrear metabólitos que alimentam o metabolismo em células PDA privadas de nutrientes, aplicamos a plataforma de triagem fenotípica Biolog em 19 linhagens de células PDA humanas e 2 linhagens de células pancreáticas não malignas imortalizadas (células estreladas pancreáticas humanas e células pancreáticas humanas que expressam nestina) (Fig. 1a). Usamos a tela para avaliar a capacidade celular de capturar e metabolizar mais de 175 nutrientes em um formato de 96 poços sob condições limitantes de nutrientes (0 mM de glicose, 0,3 mM de glutamina e 5% de soro fetal bovino dialisado (FBS)). O painel de nutrientes incluiu energia de carbono e substratos de nitrogênio (Tabela Suplementar 1). A atividade metabólica foi avaliada monitorando a redução de um corante à base de tetrazólio, uma leitura do potencial redutor celular, a cada 15 minutos por aproximadamente 3 dias (Fig. 1a e Dados Estendidos Fig. 1a). As análises dos perfis de consumo de nutrientes revelaram vários metabólitos que, na ausência de glicose, foram utilizados em níveis semelhantes aos do controle positivo de glicose (Dados Estendidos Fig. 1b). Por exemplo, adenosina, uridina e vários açúcares foram utilizados pela maioria das linhagens celulares.

a, Esquema do ensaio de triagem do metabolismo de nutrientes e a correlação com a expressão gênica em linhagens de células PDA e tumores. b, Correlação de Spearman (r) entre a atividade metabólica relativa normalizada (RMA) para o catabolismo da uridina nos dados de triagem e os dados de expressão de mRNA de UPP1 de um conjunto de dados independente17 (16 linhagens de células PDA). As linhas de células UPP1-high são mostradas em negrito. c, A RMA em um subconjunto de linhagens de células PDA após suplementação com 1 mM de uridina por 3 dias em condição livre de glicose. d, Validação de PCR quantitativo (qPCR) da expressão de mRNA de UPP1 em um subconjunto de linhagens de células PDA. e, Immunoblot mostrando a expressão basal de UPP1 em linhagens de células PDA. Os borrões são representativos de três réplicas técnicas com resultados semelhantes. f, Correlação de Spearman (r) entre a análise de densitometria de proteína do blot em e e a expressão de mRNA de UPP1 nas oito linhagens de células PDA destacadas em e. g, Os 20 principais genes expressos diferencialmente pelas linhagens de células PDA que foram identificadas como grandes consumidores/metabolizadores de uridina em comparação com os consumidores de baixo teor de uridina da tela do metabolismo de nutrientes. Fonte de dados: Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE). Os dados em c, d são a média ± sd Consulte a seção Métodos 'Estatísticas e reprodutibilidade' para obter informações adicionais.