Опухоль-ассоциированные фибробласты (CAF) играют ключевую роль в ремоделировании внеклеточного матрикса (ECM) при раке молочной железы (BRCA). Учитывая общие черты хронического фиброза и опухолевого ремоделирования стромы, авторы использовали ремоделирование при сердечной недостаточности (HF) как межболезненную модель для выявления транскрипционных программ.

Программы ремоделирования, выведенные из данных по HF, были валидированы в независимых когортах HF и применены к данным TCGA-BRCA. Интегрировали объемные (bulk), одноклеточные (scRNA-seq) и пространственные транскриптомные данные с использованием patient-aware mixed-effects анализа, псевдобулк-анализа и анализа межклеточных коммуникаций. Проведены machine learning с контролем утечки данных, анализ чувствительности при исключении ECM2, виртуальный нокаут, предсказание препаратов и молекулярный докинг. Функцию ECM2 оценивали с помощью siRNA-опосредованного нокдауна в фибробластах молочной железы человека, стимулированных TGF-β1.

Активность патологического ремоделирования, выведенная из данных по HF, ассоциировалась с CAF- и ECM-связанными характеристиками при BRCA. Одноклеточный анализ локализовал более высокую активность ремоделирования преимущественно в CAF, особенно в ECM-myCAF и iCAF.

Псевдобулк-анализ на уровне пациентов связал патологическое ремоделирование CAF с ECM- и TGF-β-зависимыми программами, а patient-aware анализ коммуникаций выявил усиление сигнальных путей COLLAGEN и FN1. Machine learning с контролем утечки показал, что патологическое и защитное состояния остаются транскрипционно различимыми даже после исключения генов, определяющих состояние.

Анализ чувствительности при исключении ECM2 показал минимальные изменения в баллах ремоделирования и назначении состояний, в то время как экспрессия ECM2 оставалась повышенной в реконструированном патологическом состоянии. Ассоциации между ECM2 и несколькими маркерами ремоделирования ECM сохранялись после поправки на стромальный состав или опухолевую чистоту вместе с подтипом PAM50.

Пространственный и одноклеточный анализы дополнительно связали ECM2 с содержащими CAF стромальными компартментами. Виртуальный нокаут предсказал возмущения сети, связанные с ремоделированием, а DrugReflector выдвинул кандидатные соединения из сигнатуры возмущения виртуального нокаута ECM2, с эксплораторным докингом, идентифицировавшим предсказанную позу докинга ECM2–dapivirine.

Нокдаун ECM2 снизил экспрессию α-SMA, COL1A1 и POSTN в фибробластах, стимулированных TGF-β1, что подтверждает роль ECM2 в активации фибробластов.

ECM2 ассоциирован с патологическим ремоделированием CAF/ECM при раке молочной железы, а его нокдаун ослабляет активацию фибробластов in vitro. Исследование предоставляет межболезненную платформу, интегрирующую patient-aware мульти-омиксные анализы для характеристики опухолевого стромального ремоделирования и приоритизации кандидатов для дальнейшего механистического и терапевтического изучения.