Bone Progenitors Pull the Strings on the Early Metabolic Rewiring Occurring in Prostate Cancer Cells

Abstract

Metastatic prostate cancer (PCa) cells soiling in the bone require a metabolic adaptation. Here, we identified the metabolic genes fueling the seeding of PCa in the bone niche. Using a transwell co-culture system of PCa (PC3) and bone progenitor cells (MC3T3 or Raw264.7), we assessed the transcriptome of PC3 cells modulated by soluble factors released from bone precursors. In a Principal Component Analysis using transcriptomic data from human PCa samples (GSE74685), the altered metabolic genes found in vitro were able to stratify PCa patients in two defined groups: primary PCa and bone metastasis, confirmed by an unsupervised clustering analysis. Thus, the early transcriptional metabolic profile triggered in the in vitro model has a clinical correlate in human bone metastatic samples. Further, the expression levels of five metabolic genes (VDR, PPARA, SLC16A1, GPX1 and PAPSS2) were independent risk-predictors of death in the SU2C-PCF dataset and a risk score model built using this lipid-associated signature was able to discriminate a subgroup of bone metastatic PCa patients with a 23-fold higher risk of death. This signature was validated in a PDX pre-clinical model when comparing MDA-PCa-183 growing intrafemorally vs. subcutaneously, and appears to be under the regulatory control of the Protein Kinase A (PKA) signaling pathway. Secretome analyses of conditioned media showcased fibronectin and type-1 collagen as critical bone-secreted factors that could regulate tumoral PKA. Overall, we identified a novel lipid gene signature, driving PCa aggressive metastatic disease pointing to PKA as a potential hub to halt progression.Fil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Lage Vickers, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sabater, Agustina Ayelen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lavignolle, Rosario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Labanca, Estefania. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Shepherd, Peter D. A.. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Mitrofanova, Antonina. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Valacco, Maria Pia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Navone, Nora. University of Texas Health Science Center at Houston. University of Texas Md Anderson Cancer Center; Estados UnidosFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cotignola, Javier Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gueron, Geraldine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin