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Pharmacological targeting of the receptor ALK inhibits tumorigenicity and overcomes chemoresistance in pancreatic ductal adenocarcinoma - 13/01/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.114162 
Beatriz Parejo-Alonso a, Alba Royo-García a, Pilar Espiau-Romera a, Sarah Courtois a, Álvaro Curiel-García b, Sladjana Zagorac c, Isabel Villaoslada a, d, Kenneth P. Olive b, Christopher Heeschen e, f, Patricia Sancho a,
a Instituto de Investigación Sanitaria Aragón (IIS Aragón), Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza, Spain 
b Department of Medicine, Division of Digestive Liver Diseases and Herbert Irving Comprehensive Cancer Center, Columbia University Irving Medical Center, New York, NY, USA 
c Center for Stem Cells in Cancer & Ageing (Barts Cancer Institute), London, UK 
d Aragon Institute of Engineering Research, Department of Mechanical Engineering, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain 
e Center for Single-Cell Omics and Key Laboratory of Oncogenes and Related Genes, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, China 
f Pancreatic Cancer Heterogeneity, Candiolo Cancer Institute - FPO – IRCCS, Candiolo (Torino), Italy 

Correspondence to: IIS Aragón, Hospital Universitario Miguel Servet, Zaragoza, Spain.IIS Aragón, Hospital Universitario Miguel ServetZaragozaSpain

Abstract

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an extremely aggressive disease characterized by its metastatic potential and chemoresistance. These traits are partially attributable to the highly tumorigenic pancreatic cancer stem cells (PaCSCs). Interestingly, these cells show unique features in order to sustain their identity and functionality, some of them amenable for therapeutic intervention. Screening of phospho-receptor tyrosine kinases revealed that PaCSCs harbored increased activation of anaplastic lymphoma kinase (ALK). We subsequently demonstrated that oncogenic ALK signaling contributes to tumorigenicity in PDAC patient-derived xenografts (PDXs) by promoting stemness through ligand-dependent activation. Indeed, the ALK ligands midkine (MDK) or pleiotrophin (PTN) increased self-renewal, clonogenicity and CSC frequency in several in vitro local and metastatic PDX models. Conversely, treatment with the clinically-approved ALK inhibitors Crizotinib and Ensartinib decreased PaCSC content and functionality in vitro and in vivo, by inducing cell death. Strikingly, ALK inhibitors sensitized chemoresistant PaCSCs to Gemcitabine, as the most used chemotherapeutic agent for PDAC treatment. Consequently, ALK inhibition delayed tumor relapse after chemotherapy in vivo by effectively decreasing the content of PaCSCs. In summary, our results demonstrate that targeting the MDK/PTN-ALK axis with clinically-approved inhibitors impairs in vivo tumorigenicity and chemoresistance in PDAC suggesting a new treatment approach to improve the long-term survival of PDAC patients.

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Graphical Abstract




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Highlights

ALK receptor is overexpressed and preferentially phosphorylated in cells with stem-like features.
MDK and PTN activate ALK, enhancing self-renewal, clonogenicity and CSC frequency in vitro.
Pharmacological targeting of ALK induces cell death in CD133+ cells and impairs stem functionality in vitro and in vivo.
Combination of ALK inhibitors with chemotherapy targets stem-like cells in vitro and delays tumor relapse in vivo.

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Abbreviations : ALK, PDAC, PaCSCs, PDXs, MDK, PTN, TK, TKi, RTK, CTC, Fluo, GSEA, ALK OE, TCGA, GTEx, EMT, scRNAseq, ELDA, nRTKs, NSCLC, FDA

Keywords : Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, ALK, Receptor Tyrosine Kinases, Cancer Stem Cells, Chemoresistance


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