Fibroblast-associated TPM2 links cell-matrix remodeling to EMT-Notch signaling and gemcitabine resistance in intrahepatic cholangiocarcinoma.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Intrahepatic cholangiocarcinoma (ICC) is an aggressive liver malignancy with heterogeneous responses to gemcitabine-based chemotherapy. The cellular and microenvironmental programs associated with the gemcitabine response remain incompletely understood. This study aimed to identify tumor microenvironment-associated regulators of gemcitabine response in ICC and evaluate their functional relevance using patient-derived organoids. METHODS: Four public single-cell RNA sequencing datasets comprising 50,176 cells were integrated with TCGA-based transcriptomic and drug sensitivity analyses. High-dimensional weighted gene co-expression network analysis was used to identify cell type-associated modules. Predicted gemcitabine IC50-related differentially expressed genes were intersected with the fibroblast-associated module genes. Patient-derived ICC organoids were used for gemcitabine sensitivity testing and CRISPR/Cas9-mediated TPM2 knockout validation. RESULTS: Single-cell analysis revealed fibroblast enrichment in ICC, and co-expression analysis identified fibroblast-associated modules enriched in extracellular matrix organization and ECM-receptor interaction. Integrated analysis identified TPM2 as a fibroblast-enriched candidate associated with poor prognosis, activation of epithelial-mesenchymal transition, TGF-β and Notch-related pathways, and dynamic cellular state transitions. Patient-derived ICC organoids retained features of matched tumors and showed distinct gemcitabine sensitivities that were broadly consistent with the clinical imaging responses. In a relatively gemcitabine-resistant organoid model, TPM2 knockout enhanced gemcitabine-induced cytotoxicity and suppressed EMT/ECM-related programs and Notch signaling. CONCLUSIONS: These findings identify TPM2-associated cell-matrix remodeling as a potential contributor to gemcitabine resistance in ICC and support patient-derived organoids as a functional platform for studying therapeutic vulnerabilities.

ترجمه فارسی چکیده

پس‌زمینه: سرطان کبدی داخل کیسه‌ای (ICC) یک بدخیمی تهاجمی کبد با پاسخ‌های متغیر به شیمی‌درمانی مبتنی بر گمسیتابین است. برنامه‌های سلولی و محیطی مرتبط با پاسخ به گمسیتابین هنوز به‌طور کامل درک نشده‌اند. این مطالعه هدف داشت عوامل تنظیم‌کننده مرتبط با تومور و محیط زیست پاسخ به گمسیتابین در ICC را شناسایی کرده و اهمیت عملکردی آن‌ها را با استفاده از اورگانوئیدهای مبتنی بر بیمار ارزیابی کند. روش‌ها: چهار مجموعه داده تک‌سلولی RNA-Seq عمومی شامل ۵۰،۱۷۶ سلول با تحلیل‌های ترنسکریپتومیک مبتنی بر TCGA و حساسیت دارو ادغام شدند. تحلیل شبکه هم‌تعبیر ژن با وزن بالا برای شناسایی ماژول‌های مرتبط با نوع سلول استفاده شد. ژن‌های تعیین‌کننده اختلاف‌تعبیر مرتبط با IC50 گمسیتابین با ژن‌های ماژول مرتبط با فایبروبلاست تقاطع یافتند. اورگانوئیدهای ICC مبتنی بر بیمار برای تست حساسیت به گمسیتابین و تأیید حذف ژن TPM2 با CRISPR/Cas9 استفاده شدند. نتایج: تحلیل تک‌سلولی غنی‌سازی فایبروبلاست در ICC را نشان داد و تحلیل هم‌تعبیر ماژول‌های مرتبط با فایبروبلاست را در سازماندهی ماتریکس خارج سلولی و تعامل گیرنده ماتریکس خارج سلولی شناسایی کرد. تحلیل ادغام TPM2 را به عنوان یک کاندیدای غنی از فایبروبلاست مرتبط با پیش‌آگهی ضعیف، فعال‌سازی انتقال اپیتلیوم-میوزین (EMT)، مسیرهای TGF-β و Notch و تغییرات حالت سلولی پویا شناسایی کرد. اورگانوئیدهای ICC مبتنی بر بیمار ویژگی‌های تومورهای هم‌خوان را حفظ کردند و حساسیت‌های متفاوت به گمسیتابین را نشان دادند که به‌طور کلی با پاسخ‌های تصویربرداری بالینی همخوانی داشتند. در یک مدل اورگانوئید نسبتاً مقاوم به گمسیتابین، حذف TPM2 سمیت‌زدایی ناشی از گمسیتابین را افزایش داد و برنامه‌های مرتبط با EMT/ECM و سیگنال‌دهی Notch را مهار کرد. نتیجه‌گیری: این یافته‌ها بازسازی سلول-ماتریس مرتبط با TPM2 را به عنوان یک عامل موهوم مشارکت‌کننده در مقاومت به گمسیتابین در ICC شناسایی می‌کنند و اورگانوئیدهای مبتنی بر بیمار را به عنوان یک پلتفرم عملکردی برای مطالعه آسیب‌پذیری‌های درمانی پشتیبانی می‌کنند.

متن کامل اصلی