يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة بحثية

SHMT2: مؤشر حيوي أيضي ومناعي لسرطان الرئة الغدي الشرس

104 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/71812

⸱

أغسطس 28, 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Thoracic Surgery, Second Affiliated Hospital of Nanchang University, Jiangxi Medical College, Nanchang University, 2Department of Thoracic Surgery, Affiliated Hospital of Jiujiang University

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

تحدد التحليلات المتكاملة للمستقلبات والنسخ والخلية الواحدة والتحليلات الوظيفية أن SHMT2 يعمل كمؤشر حيوي لإعادة البرمجة الأيضية لـ SGOC، والسلوك العدواني، وانخفاض الاستجابة المتوقعة للعلاج المناعي في سرطان الرئة الغدي.

الملخص

غالباً ما يضطرب استقلاب السيرين/الجلايسين-أحادى الكربون (SGOC) في سرطان الرئة الغدّي (LUAD)، ولكن تظل علاقته بسلوك الورم والاستجابة المتوقعة للعلاج المناعي غير محددة بشكل كامل. تم إجراء تحليل ملفات الميتابولوم لـ 23 زوجاً من أنسجة سرطان الرئة الغدّي (LUAD) وأنسجة الرئة الطبيعية المجاورة باستخدام مطيافية الكتلة بالتأين بالرش الكهربائي الاستخلاصي الداخلي. كما تم تحليل البيانات النسخية والسريرية من مجموعة بيانات سرطان الرئة الغدّي في أطلس جينوم السرطان (TCGA-LUAD) لتقييم تعبير SHMT2، والإنذار، والجينات ذات التعبير المتباين، والميزات المرتبطة بالمناعة. وتم تقييم الاستجابة المتوقعة لحصار نقاط التفتيش المناعية باستخدام تحليل خلل ووظائف واستبعاد المناعة الورمية (TIDE) وأطلس المناعة السرطانية (TCIA)، كما تم استنتاج الحساسية الدوائية باستخدام oncoPredict. استُخدمت بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (Single-cell RNA-seq) لفحص التوزيع الخلوي لـ SHMT2. وشمل التحقق التجريبي تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي مع النسخ العكسي (RT-qPCR)، وبصمة ويسترن (western blotting)، والكيمياء النسيجية المناعية من أطلس البروتين البشري (HPA)، وتثبيط SHMT2 بواسطة الحمض النووي الريبي قصير دبوس الشعر (shRNA) المتبوع بمقايسات التكاثر، والتئام الجروح، وتكوين المستعمرات. حدد التحليل الميتابولومي أن استقلاب الجلايسين والسيرين والثريونين هو مسار مضطرب بشكل بارز في LUAD. وكان تعبير SHMT2 مرتفعاً في LUAD ومرتبطاً بسوء البقاء على قيد الحياة بشكل عام وبخصائص مرضية سريرية سلبية. وأظهرت الأورام ذات التعبير العالي لـ SHMT2 إثراءً في البرامج النسخية المرتبطة بدورة الخلية وSGOC، ودرجات مناعية وسدوية أقل، وانخفاضاً في الاستجابة المتوقعة للعلاج المناعي. وأظهر تحليل الخلايا المفردة إثراءً نسبياً لتعبير SHMT2 في مجموعات الخلايا البائية. ومخبرياً In vitro، كان SHMT2 مفرط التعبير في خلايا LUAD، وأدى تثبيطه إلى كبح التكاثر والهجرة والنمو الاستنساخي. وبشكل جماعي، يرتبط SHMT2 بإعادة البرمجة الاستقلابية لـ SGOC، والأنماط الظاهرية الورمية العدوانية، والحالة المناعية المتدهورة في LUAD، مما يدعم أهميته المحتملة كعلامة حيوية؛ بينما يتطلب الاستهداف العلاجي مزيداً من التحقق الدوائي وفي الجسم الحي in vivo.

المقدمة

لا يزال سرطان الرئة الغدي (LUAD) سببًا رئيسيًا للوفيات المرتبطة بالسرطان في جميع أنحاء العالم، وذلك بسبب التباين الجزيئي الواضح، والميل المبكر للانتشار، والمحدودية في ديمومة استراتيجيات العلاج الحالية1,2. وعلى الرغم من أن مثبطات نقاط التفتيش المناعية (ICIs) قد أعادت تشكيل المشهد العلاجي لسرطان LUAD، إلا أن الفائدة السريرية المستدامة تقتصر على مجموعة فرعية من المرضى، وغالبًا ما يتم ملاحظة المقاومة الأولية والمكتسبة3,4. ويؤكد هذا التباين الملحوظ بين المرضى الحاجة الماسة إلى تحديد المحددات البيولوجية التي تشكل البيئة الدقيقة المناعية للورم وتتحكم في الاستجابة للعلاج المناعي، مع تحديد نقاط الضعف القابلة للاستهداف التي يمكن الاستفادة منها لتحسين تصنيف المرضى ونتائج العلاج.

تعد إعادة البرمجة الأيضية سمة مركزية للتطور الخبيث5. ومن بين البرامج الأيضية، يربط أيض SGOC المدخلات التحليلية السكرية بأيض الأحماض الأمينية وتخليق النيوكليوتيدات، مما يوفر وحدات الكربون الواحد لإنتاج البيورين/بيريميدين وتوليد المانحات الميثيلية6. وإلى جانب إنتاج الكتلة الحيوية، يساهم أيض SGOC في التوازن المختزل ويتداخل مع دورة الميثيونين للتأثير على ميثيلية DNA و RNA والهستونات، مما يضعه في نقطة التقاء التكاثر والتنظيم فوق الجيني7,8. يقوم سيرين هيدروكسي ميثيل ترانسفيراز 2 (SHMT2)، وهو النظير الميتوكوندري لسيرين هيدروكسي ميثيل ترانسفيراز، بتحويل السيرين إلى جلايسين مع توليد 5,10-methylene-tetrahydrofolate، ويشكل نقطة دخول رئيسية لإمداد الميتوكوندريا بالكربون الواحد ضمن شبكة SGOC9. يرتفع تعبير SHMT2 بشكل غير طبيعي في العديد من الأورام الخبيثة، وارتبط بتعزيز التكاثر والغزو والمقاومة العلاجية والتكيف مع الإجهاد التأكسدي10,11,12,13. كما يتقاطع SHMT2 مع إشارات الالتهاب من خلال معقد BRISC، رغم أن الآلية المناعية المباشرة التي يقودها SHMT2 في LUAD لا تزال بحاجة إلى إثبات14,15. وبناءً على ذلك، يتطلب تقييم متكامل معرفة ما إذا كان SHMT2 يمثل نمطاً ظاهرياً أيضياً ذا دلالة سريرية في LUAD وكيفية ارتباطه بخصائص البيئة المجهرية المناعية والاستجابة المتوقعة للعلاج المناعي.

يُعد التفاعل ثنائي الاتجاه بين استقلاب الورم والمناعة المضادة للأورام محورياً في بيولوجيا السرطان المعاصرة16. إذ يمكن للخلايا الورمية أن تُضعف الكفاءة المناعية من خلال الاستنزاف التنافسي للمغذيات، وتراكم المستقلبات المعدلة للمناعة، والاقتران الاستقلابي-فوق الجيني الذي يعيد صياغة تمايز الخلايا المناعية وبرامج الخلايا المؤثرة7,16,17. وقد يؤثر ارتفاع استقلاب الكربون الواحد على البرامج المعتمدة على الميثيلة واللياقة الاستقلابية في الخلايا التائية، غير أن اتجاه وحجم هذه التأثيرات يعتمدان على نوع الخلية وسياق المغذيات17. كما يمتد التنظيم المناعي التكيفي إلى ما هو أبعد من الخلايا التائية؛ حيث ارتبطت الخلايا البائية، والاستجابات للأجسام المضادة، وتقديم المستضدات، والبنى اللمفاوية الثالثية (TLS) بفعالية العلاج المناعي18. وتدفع هذه الملاحظات نحو إجراء تحليل متعدد الطبقات يمكنه وضع مرشح استقلابي ضمن سياقات الورم الكلي، والخلايا المفردة، والسياقات الوظيفية، دون افتراض أن التطابق بين المنصات المختلفة وحده يثبت السببية.

على عكس التصميم القائم على الميتابولوميات فقط، والذي يحدد المستقلبات المتغيرة دون تحديد مصدرها الخلوي أو صلتها المظهرية، وعلى عكس التصميم القائم على النسخ الشامل (bulk-transcriptomics) فقط، والذي قد يستنتج نشاط المسار دون ملاحظة تغيرات المستقلبات بشكل مباشر، يدمج سير العمل الحالي بين الميتابولوميات للأنسجة المزدوجة، وعلم النسخ الشامل والخلية الواحدة، والمقايسات الوظيفية in vitro. ويدعم التطابق عبر هذه الطبقات تحديد أولويات المرشحين ويقلل الاعتماد على أي منصة تحليلية واحدة؛ ومع ذلك، تظل الأدلة الناتجة ارتباطية فيما يتعلق بالتنظيم المناعي ما لم يتم التحقق منها في أنظمة الزراعة المشتركة المناعية أو أنظمة in vivo.

استُخدمت أولاً تحليلات الميتابولوميات للأنسجة المزدوجة من سرطان الرئة الغدي (LUAD) وأنسجة الرئة الطبيعية المجاورة لتحديد الاضطرابات الأيضية المرتبطة بالجلايسين. ثم دُمجت البيانات النسخية والسريرية من TCGA لتقييم SHMT2، وهو إنزيم SGOC ميتوكوندري دعمت اختياره صلة المسار الأيضي، وزيادة تنظيمه في الأورام، والارتباط الإنذاري، وقابلية التحقق التجريبي. لاحقاً، أدى تحليل البيئة الدقيقة المناعية، ورسم الخرائط أحادية الخلية، والتحقق الوظيفي in vitro إلى إنشاء إطار عمل متعدد الطبقات لتوليد الفرضيات يشمل التغيرات الأيضية، واختلال تنظيم الإنزيمات، والتوزيع الخلوي، والنمط الظاهري للخلايا الورمية. من الناحية العملية، يتطلب سير العمل هذا أنسجة مزدوجة مجمدة حديثاً. ويُعد تحديد المستقلبات بواسطة مطياف الكتلة شبه كمي؛ لذا يجب التحقق من المستقلبات المرشحة بشكل مستقل. كما تُعتبر تنبؤات العلاج المناعي (TIDE/TCIA) واستنتاجات الحساسية الدوائية (oncoPredict) تقديرات حاسوبية قائمة على النسخ لا تحل محل التحقق السريري في المجموعات التي عولجت بمثبطات نقاط التفتيش المناعية (ICI) في الواقع العملي، ويجب تفسيرها على أنها أدوات لتوليد الفرضيات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية في المستشفى التابع الثاني لجامعة نانشانغ (CDEFYYLK 3-05). كما تم الحصول على موافقة مستنيرة مكتوبة من جميع المرضى قبل جمع العينات، وذلك وفقاً لإعلان هلسنكي. وقد تم تصدير البيانات الخام وتحليلها باستخدام البرمجيات والموارد الإلكترونية المدرجة في الـ جدول المواد.

جمع الأنسجة السريرية

جُمعت عينات متطابقة من أنسجة الأورام وأنسجة الرئة الطبيعية البعيدة من مرضى خضعوا لاستئصال جراحي بين يناير ويونيو 2024، وشُخصوا مرضياً بالإصابة بسرطان الرئة الغدي الغازي. قام الجراح الذي أجرى العملية باستئصال العينات، ثم عولجت خلال 5 min من الاستئصال، وجُمدت فوراً بالتجميد السريع في النيتروجين السائل، وخُزنت حتى وقت التحليل. تتوفر الخصائص السريرية المرضية مجهولة الهوية في الجدول التكميلي 1.

مطيافية الكتلة بالتأين بالرذاذ الإلكتروني الاستخلاصي الداخلي (iEESI-MS) للتمييز بين سرطان الرئة الغدي (LUAD) وأنسجة الرئة الطبيعية

تم تحليل عينات الأنسجة (1 mm3) بواسطة تقنية iEESI-MS باستخدام مقياس طيف كتلة هجين يجمع بين مصيدة الأيونات الخطية والمصيدة المدارية الكهروسكونية في وضع الأيونات الموجبة. تم ضخ مذيب الاستخلاص الميثانولي (100%) بمعدل 3.0 µL/min مع جهد انحياز قدره +5 kV. كان نطاق مسح iEESI-MS1 هو m/z 50–2,000. واستخدم iEESI-MS2 تفككاً مستحثاً بالتصادم بطاقة تصادم معيرة تتراوح بين 25–35%، ونافذة عزل قدرها m/z 2.0، وزمن استبعاد ديناميكي قدره 30 s. كما تم الحفاظ على خطأ في الكتلة <5 ppm من خلال المعايرة الخارجية اليومية وفقاً للإجراء القياسي للجهاز. وبعد إجراء التسوية بالوسيط، وتحويل log₂، والقياس التلقائي (autoscaling)، تم تنفيذ تحليل OPLS-DA مع 200 اختبار تبادلي. تم توصيف المستقلبات باستخدام HMDB، وأجري إثراء المسارات باستخدام توصيفات KEGG.

معالجة بيانات مطيافية الكتلة وتحديد النواتج الأيضية

تم تطبيع بيانات MS الخام باستخدام التطبيع الوسيط، متبوعاً بتحويل log₂ والتحجيم التلقائي (تمركز المتوسط والقسمة على الانحراف المعياري لكل متغير). استُخدم تحليل التمييز بالمربعات الصغرى الجزئية المتعامدة (OPLS-DA) لتحديد ميزات m/z التمييزية. اعتبرت الميزات تفاضلية عندما كانت VIP > 1.0، و|log₂(FC)| > 0.58، وp < 0.05. خضعت الميزات التفاضلية لتحليل MS2 وتم توصيفها باستخدام قاعدة بيانات الميتابولوم البشرية (Human Metabolome Database). ثم استُخدم إثراء المسارات القائم على KEGG لتحديد المسارات المتغيرة وتحديد أولويات الإنزيمات ذات الصلة بالمسار. تتوفر الميتابوليتات التفاضلية الموصوفة في الجدول التكميلي 2.

تحليلات تعبير SHMT2، والبقاء على قيد الحياة، والارتباط بالخصائص العيادية المرضية استناداً إلى TCGA

تم تنزيل ملفات التعبير الجيني لـ RNA-seq والتعليقات التوضيحية السريرية المقابلة لها لـ TCGA-LUAD من Genomic Data Commons في 18 ديسمبر 2025؛ للأورام (n = 542) وللأنسجة الطبيعية (n = 59). حُوّلت قيم عدد الشظايا لكل كيلو قاعدة من النسخة لكل مليون قراءة مصنفة (FPKM) إلى log2(FPKM + 1). شملت التحليلات التنبؤية فقط العينات ذات المعلومات الكاملة حول البقاء على قيد الحياة. تمت مقارنة قيم تعبير SHMT2 في الأورام والأنسجة الطبيعية باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب. تم تقسيم المرضى إلى مجموعات ذات تعبير عالٍ (SHMT2-high) وتعبير منخفض (SHMT2-low) بناءً على القيمة الوسيطة للتعبير. تم تقييم البقاء الإجمالي على قيد الحياة بواسطة تحليل كابلان-ماير واختبار log-rank. كما تم تقييم الارتباطات مع مرحلة الورم والعقدة والنقائل (TNM)، والعمر، والجنس باستخدام اختبارات مربع كاي أو اختبارات ويلكوكسون، حسبما كان مناسباً. تم إنشاء منحنيات خصائص تشغيل المستقبل (ROC) المعتمدة على الوقت للبقاء على قيد الحياة لمدة 1 و3 و5 سنوات. كانت جميع الاختبارات الإحصائية ثنائية الجانب.

تحليل التعبير التفاضلي والإثراء الوظيفي (GO/KEGG)

تم تحديد الجينات ذات التعبير التفاضلي (DEGs) بين المجموعات ذات التعبير المرتفع عن SHMT2 والمجموعات ذات التعبير المنخفض عن SHMT2 باستخدام معدل اكتشاف خاطئ < 0.05 و |log₂(FC)| ≥ 1. عُرضت النتائج في شكل مخطط بركاني (volcano plot) وخريطة حرارية لأهم 40 جينًا من الجينات ذات التعبير التفاضلي مع تطبيع درجة z لكل صف. واستخدمت تحليلات إثراء الوجود الجيني (GO) ومسارات KEGG قيمة p < 0.05 معدلة. تم الحصول على تعليقات الجينات البشرية من Ensembl في ديسمبر 2025.

التسلل المناعي، والتنبؤ بالاستجابة للعلاج المناعي، واستنتاج الحساسية للأدوية

تم حساب درجات البيئة الدقيقة للورم، بما في ذلك ImmuneScore و StromalScore و ESTIMATEScore، باستخدام ESTIMATE. واستُدل على تكوين الخلايا المناعية باستخدام CIBERSORT مع مجموعة مرجعية LM22 (التي تم تنزيلها في 5 ديسمبر 2025)، و 1,000 عملية تبديل، مع الاحتفاظ بالعينات التي كانت فيها قيمة p لفك الالتفاف < 0.05. كما أُجريت مقارنات بين المجموعات للأورام ذات التعبير العالي عن SHMT2 وتلك ذات التعبير المنخفض عنه. وتم تمثيل ارتباطات Spearman بين SHMT2 والجينات المرتبطة بنقاط التفتيش المناعية في شكل مصفوفة ارتباط. وحُصل على درجات النمط الظاهري المناعي (Immunophenoscores) من TCIA، واستُخدم TIDE للتنبؤ التكميلي للاستجابة للعلاج المناعي. واستُدل على الحساسية الدوائية باستخدام oncoPredict المدرب على إصدار GDSC لشهر ديسمبر 2023 لتقدير قيم IC50. واستُخدمت اختبارات Wilcoxon للفروق بين المجموعات، وارتباطات Spearman للارتباطات المستمرة.

تحليل تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (Single-cell RNA-seq) لسرطان الرئة الغدّي (LUAD)

بيانات النسخ النوعي للخلية الواحدة19 تم تنزيلها من قاعدة بيانات Gene Expression Omnibus في 20 ديسمبر 2025، ثم جرى تحليلها. أما الخلايا التي تضمنت ما بين 200 و6,000 من السمات المكتشفة و < تم الاحتفاظ بـ 10% من النسخ الميتوكوندرية. عُدلت الأعداد باستخدام LogNormalize مع عامل قياس قدره 10,000؛ واختيرت أعلى 2,000 جين متغير، كما تم قياس كافة الجينات. استخدم تحليل المكونات الرئيسية أول 20 مكوناً، واستخدم تحليل UMAP الأبعاد من 1 إلى 20، بينما استخدم التجميع دقة قدرها 0.5. تم تعيين أنواع الخلايا باستخدام مرجع أطلس الخلايا البشرية الأولية (Human Primary Cell Atlas). وقورنت نسب أنواع الخلايا بين العينات الورمية والعينات الطبيعية، وأنشئت مصفوفات ارتباط سبيرمان. كما فُحصت توزيعات SHMT2 عبر أنواع الخلايا المعينة. واستُدل على حالات الدورة الخلوية باستخدام cyclone وتم تمثيلها بصرياً باستخدام المخططات الجبلية (ridge plots).

زراعة الخلايا

تم استزراع خلايا BEAS-2B وH1299 وA549 في 37 °C في حاضنة مرطبة مضبوطة على 5% CO22 ورطوبة نسبية تبلغ 95% تقريباً، باستخدام الأوساط والمكملات المحددة في جدول المواد.

تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي مع النسخ العكسي (RT-qPCR)

تم استخلاص الحمض النووي الريبي الكلي (Total RNA) باستخدام كاشف استخلاص RNA يعتمد على الفينول. ثم تم تحويل RNA المستخلص إلى cDNA عن طريق النسخ العكسي باستخدام مزيج رئيسي للنسخ العكسي (reverse-transcription master mix). أُجريت عملية النسخ العكسي في نظام بحجم 20 µL، حيث تمت إزالة DNA الجينومي عند 42 °C لمدة 2 min، والنسخ العكسي عند 50 °C لمدة 15 min، والإنهاء عند 85 °C لمدة 5 s. كما أُجري تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (Quantitative PCR) باستخدام مزيج qPCR رئيسي يعتمد على صبغة مرتبطة بـ DNA على نظام PCR في الوقت الحقيقي، وذلك باستخدام 95 °C لمدة 3 min، تلتها 40 دورة من 95 °C لمدة 10 s و 60 °C لمدة 30 s، ثم خطوة منحنى الانصهار (melt-curve) عند 95 °C لمدة 15 s، و 60 °C لمدة 60 s، و 95 °C لمدة 15 s. نُفذت جميع التفاعلات في ثلاث مكررات. وحُسب التعبير النسبي باستخدام طريقة 2−ΔΔCt مع اعتبار GAPDH جين التدبير المنزلي (housekeeping gene). حُضرت المحاليل المخزنة من البادئات (Primers) بتركيز 10 µM في ماء مقطر مزدوج وخُزنت عند -20 °C في الظلام. تتوفر تسلسلات البادئات في الجدول التكميلي 3.

لطخة ويسترن

تم استخلاص البروتين الخلوي الكلي باستخدام منظم مقايسة الترسيب المناعي الإشعاعي على الثلج لمدة 30 min، ثم طُرد مركزياً عند 12,000 x g لمدة 15 min عند 4 °C. وفُصلت البروتينات بواسطة الفصل الكهربائي للهلام بولي أكريلاميد-دوديسيل كبريتات الصوديوم بتركيز 12%، ونُقلت إلى أغشية بوليفينيليدين فلوريد بمسامية 0.22 µm. حُجبت الأغشية باستخدام حليب خالٍ من الدسم بتركيز 5% (w/v) في محلول ملحي منظم بالتريس مع 0.1% Tween 20 (TBST) لمدة 2 h في درجة حرارة الغرفة، ثم حُضنت طوال الليل عند 4 °C مع أجسام مضادة أولية لـ anti-SHMT2 (بنسبة 1:1,000) و anti-GAPDH (بنسبة 1:2,000) مخففة في TBST يحتوي على 5% حليب خالٍ من الدسم. وبعد ثلاث غسلات مدة كل منها 8 min باستخدام TBST (20 mM Tris-HCl، 150 mM NaCl، 0.1% Tween-20)، حُضنت الأغشية مع أجسام مضادة ثانوية مقترنة ببيروكسيداز الفجل (بنسبة 1:5,000) لمدة 1 h في درجة حرارة الغرفة. وقد تم إظهار الإشارات باستخدام ركيزة التألق الكيميائي المحسنة التي تم تحضيرها بخلط أحجام متساوية من المحلولين A و B، وحُضنت لمدة 2 min في درجة حرارة الغرفة في الظلام، ثم التُقطت باستخدام نظام تصوير التألق الكيميائي.

التحقق من صحة الكيمياء النسيجية المناعية لـ HPA

تم تقييم أنماط تعبير بروتين SHMT2 في أنسجة الرئة الطبيعية وسرطان الرئة الغدي (LUAD) باستخدام أطلس البروتينات البشرية (HPA). تم البحث عن "SHMT2" في HPA، وتم تنزيل صور تمثيلية للكيمياء النسيجية المناعية (IHC) والملاحظات المرضية المرتبطة بها للمقارنة. وللحد من الانحياز الناتج عن خصوصية الأجسام المضادة، تم إعطاء الأولوية للأجسام المضادة ذات مستويات التحقق الأعلى في HPA. وحيثما أمكن، تمت مقارنة نتائج IHC من أجسام مضادة متعددة (HPA020543 و HPA020549).

تثبيط SHMT2 في خلايا LUAD

لبحث الدور الجوهري لبروتين SHMT2 داخل خلايا الورم في سرطان الرئة الغدي (LUAD)، تم إجراء تثبيط لـ SHMT2 في خلايا H1299 وA549 باستخدام shRNA. حُمل الـ shRNA بواسطة ناقل فيروسي لينتي (lentiviral vector) يتم تحفيزه بواسطة محفز H1 وقابل للاختيار باستخدام البيوروميسين (puromycin)؛ كما تم إجراء ترانسفكشن مشترك للبلازميدات التغليفية أثناء إنتاج الفيروس. استهدف sh-SHMT2 المنطقة المشفرة لـ SHMT2 البشري، بينما كان sh-NC عبارة عن تحكم سلبي عشوائي. كانت المخزونات الفيروسية المحضرة ذات عيار ≥ 1 x 108 وحدة نقل/mL وحُفظت عند -80 °C. تم إصابة الخلايا بجسيمات sh-SHMT2 أو sh-NC اللينتيفيروسية المحضرة والموضحة في جدول المواد. بعد مرور 48 h، تم تقييم كفاءة التثبيط بواسطة RT-qPCR واللطخة الغربية (western blotting). استُخدمت فقط الخلايا التي تم التأكد من إسكات SHMT2 فيها في مقاييس التكاثر والهجرة وتكوين المستعمرات.

مقايسة تكاثر الخلايا

تم تقييم تكاثر الخلايا باستخدام مقايسة CCK-8. زُرعت خلايا H1299 و A549 المنقولة في أطباق ذات 96 بئراً بمعدل 5 x 103 خلية لكل بئر في ست مكررات. وفي الأيام 1 و 2 و 3 و 4 و 5، أُضيف 10 µL من كاشف CCK-8 إلى كل بئر (10% من حجم وسط الزرع) وحُضنت لمدة 2 h عند 37 °C. قِيس الامتصاصية عند 450 nm واستُخدمت كمؤشر لقراءة حيوية الخلايا.

مقايسة التئام الجروح

تم تقييم هجرة الخلايا باستخدام مقايسة التئام الجروح. زُرعت خلايا H1299 وA549 المنقولة جينياً في أطباق مكونة من 6 آبار واستُنبتت حتى تصل درجة الالتقاء إلى 90–95%. تم إحداث جرح خطي باستخدام رأس ماصة sterile سعة 200 µL، وأُزيلت الخلايا المنفصلة عن طريق الغسل اللطيف بمحلول ملحي منظم بالفوسفات. بعد ذلك، حُفظت الخلايا في وسط خالٍ من المصل أو منخفض المصل، وصُوِّرت منطقة الجرح عند الساعة 0 ساعة و24 ساعة باستخدام مجهر مقلوب. تم قياس كمية انغلاق الجرح باستخدام برنامج تحليل الصور المدرج في جدول المواد، وحُسبت كنسبة مئوية للانخفاض بالنسبة لمساحة الجرح الأولية.

مقايسة تكوين المستعمرات

لإجراء تحليل تكوين المستعمرات، تم استزراع خلايا H1299 وA549 المنقولة في أطباق ذات 6 آبار بمعدل 800 خلية لكل بئر، وحُضنت لمدة تتراوح بين 10-14 يومًا تقريبًا حتى تشكلت مستعمرات مرئية، مع المراقبة المجهرية أثناء عملية الاستزراع. ثُبتت المستعمرات باستخدام 4% paraformaldehyde لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، ثم صُبغت بـ 0.1% crystal violet لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. تم عد المستعمرات التي تحتوي على أكثر من 50 خلية باستخدام المجهر الضوئي.

التحليل الإحصائي للتجارب in vitro

أُجريت جميع التجارب in vitro بشكل مستقل ثلاث مرات على الأقل. وعُرضت البيانات في صورة المتوسط ± الانحراف المعياري. استُخدم اختبار t-test لـ Student للمقارنات بين مجموعتين، واعتُبرت قيمة p < 0.05 دالة إحصائيًا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

يكشف تحليل الأيض النسيجي عن إعادة تشكيل أيضية واسعة النطاق في سرطان الرئة الغدي (LUAD) مع إثراء بارز للمسارات المرتبطة بالجليسين

تم تحليل أنسجة الورم وأنسجة الرئة الطبيعية المجاورة المقترنة من 23 مريضاً مصاباً بـ LUAD باستخدام تقنية iEESI-MS المباشرة؛ وتتوفر خصائص المرضى وتوصيفات المستقلبات التفاضلية في الجدول التكميلي 1 والجدول التكميلي 2. بعد إجراء تطبيع log2، أظهر تحليل OPLS-DA فصلاً واضحاً بين الملامح الأيضية للورم والأنسجة الطب...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

استخدمت هذه الدراسة إطار عمل تسلسلياً يتكون من الاكتشاف الميتابولومي، وتحديد أولويات الإنزيمات، والتفسير الترانسكريبتومي، وتقييم السياق المناعي، والتوطين على مستوى الخلية الواحدة، والتحقق الوظيفي للخلايا الورمية. تحدد التحليلات إعادة التشكيل الميتابولومي المتعلقة بالجلايسين وSGOC في LUAD، وتربط SHMT2 بالنتائج السلبية وانخفاض الفائدة المتوقعة من العلاج المناعي حسابياً. ويعد تحديد الأولويات هذا أقوى من الاعتماد على طبقة أوميكس واحدة، ولكنه لا يثبت وجود آلية مناعية مسببة.

يشكل SHMT2 نقطة دخول ميت...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون عن عدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

يتوجه المؤلفون بالشكر للمرضى وعائلاتهم لمشاركتهم في هذه الدراسة. كما يقر المؤلفون بفضل المساهمين في قواعد بيانات TCGA وGEO وHPA لإتاحة بياناتهم للعامة. تم تمويل هذا البحث من قبل برنامج البحث والتطوير الرئيسي في مقاطعة Jiangxi (منحة رقم 20223BBG71009) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (منح رقم 81860379 و82160410).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
خلايا A549CCL-185ATCC
جسم مضاد لـ GAPDHM1310-2Huaan Biotechnology
جسم مضاد لـ SHMT2D197021Sangon Biotech
خلايا BEAS-2BCRL-9609ATCC
طقم عد الخلايا-8 (CCK-8)K1018APExBIO
قاعدة البيانات: TCGA / GDCتاريخ الوصول 18-12-2025المعهد الوطني للسرطان (NCI)
قاعدة البيانات: GEOتاريخ الوصول: 20-12-2025المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI)
قاعدة البيانات: HMDBتاريخ الوصول: 12-12-2025قاعدة بيانات الأيض البشري
قاعدة البيانات: KEGGتم الوصول إليه في 2025-12-11مختبرات كانيهيسا (Kanehisa Laboratories)
قاعدة البيانات: أطلس البروتين البشري (Human Protein Atlas)أطلس البروتين
قاعدة البيانات: GDSCإصدار 2023-12معهد سانجر (Sanger Institute)
قاعدة البيانات: Ensembl2025-12EMBL-EBI
قاعدة البيانات: TCIAتاريخ الوصول: 10-12-2025أطلس المناعة السرطانية
خلايا H1299 (NCI-H1299)CRL-5803ATCC
جسم مضاد ثانوي مقترن بإنزيم HRPD110087Sangon Biotech
HiScript II Q Select RT SuperMixKR116Tiangen Biotech
نظام LightCycler 4805015278001Roche
حليب خالي الدسمكاشف مختبري شائعBD (أو كما استُخدم)
غشاء PVDF، 0.22 µmGVHP00010 (أو كاشف مختبري شائع)MilliporeSigma (أو كما استُخدمت)
حزمة R: pRoloc1.40.0بيوكوندوكتور (Bioconductor)
حزمة R: TCGAbiolinks2.26.0Bioconductor
حزمة R: survival3.4-0شبكة أرشيف R الشاملة (CRAN)
حزمة R: survminer0.4.9شبكة مستودع R الشاملة (CRAN)
حزمة R: timeROC1.0.4CRAN
حزمة R: DESeq21.38.1Bioconductor
حزمة R: ggplot23.4.4CRAN
حزمة R: pheatmap1.0.12CRAN
حزمة R: clusterProfiler4.6.2Bioconductor
حزمة R: org.Hs.eg.db3.16.0Bioconductor
حزمة R: estimate1.0.13Bioconductor / GitHub
حزمة R: CIBERSORT1(نص برمجي مستقل بلغة R)
حزمة R: corrplot0.92شبكة أرشيف R الشاملة (CRAN)
حزمة R: TIDE0.3.0حزمة R
حزمة R: oncoPredict1.1.1CRAN / GitHub
حزمة R: GEOquery2.66.0Bioconductor
حزمة R: Seurat4.3.0CRAN
حزمة R: SingleR1.10.0بيوكوندوكتور (Bioconductor)
حزمة لغة R: scran1.26.0Bioconductor
مزيج SYBR Green qPCR الرئيسي (العام)HY-K0501AMedChemExpress (MCE)
كاشف TRIzol العامDP424Tiangen Biotech

المراجع

  1. Siegel RL, et al. Cancer statistics, 2025. CA Cancer J Clin. 2025;75(1):10-45.
  2. Lim ZF, Ma PC. Emerging insights of tumor heterogeneity and drug resistance mechanisms in lung cancer targeted therapy. J Hematol Oncol. 2019;12(1):134.
  3. Wang M, Herbst RS, Boshoff C. Toward personalized treatment approaches for non-small-cell lung cancer. Nat Med. 2021;27:1331-1340.
  4. Passaro A, et al. Managing resistance to immune checkpoint inhibitors in lung cancer: treatment and novel strategies. J Clin Oncol. 2022;40:598-609.
  5. Faubert B, Solmonson A, DeBerardinis RJ. Metabolic reprogramming and cancer progression. Science. 2020;368:eaaw5473.
  6. Wei S, et al. Targeting serine-glycine-one-carbon metabolism as a vulnerability in cancers. Biomark Res. 2023;11:48.
  7. Kao KC, Vilbois S, Tsai CH, Ho PC. Metabolic communication in the tumour-immune microenvironment. Nat Cell Biol. 2022;24(11):1574-1583.
  8. Wong C, Qian Y, Yu J. Interplay between epigenetics and metabolism in oncogenesis: mechanisms and therapeutic approaches. Oncogene. 2017;36:3359-3374.
  9. Xu M, Pei DS. Serine hydroxymethyltransferase 2: a novel target for human cancer therapy. Invest New Drugs. 2021;39:1671-1681.
  10. Zeng Y, et al. Roles of mitochondrial serine hydroxymethyltransferase 2 (SHMT2) in human carcinogenesis. J Cancer. 2021;12(19):5888-5894.
  11. Liberati FR, et al. RNA-mediated inhibition of mitochondrial SHMT2 impairs cancer cell proliferation. Cell Death Discov. 2025;11:369.
  12. Fu R, et al. SHMT proteins: an emerging set of serine hydroxymethyltransferase in cancer. Cell Signal. 2025;135:111977.
  13. Zhang Y, et al. SHMT2 promotes cell viability and inhibits ROS-dependent, mitochondrial-mediated apoptosis via the intrinsic signaling pathway in bladder cancer cells. Cancer Gene Ther. 2022;29(10):1514-1527.
  14. Wens M, et al. Metabolic control of BRISC-SHMT2 assembly regulates immune signalling. Nature. 2019;570:460-464.
  15. Ivashkiv LB. IFNγ: signalling, epigenetics and roles in immunity, metabolism, disease and cancer immunotherapy. Nat Rev Immunol. 2018;18:545-558.
  16. De Martino M, Rathmell JC, Galluzzi L, Vanpouille-Box C. Cancer cell metabolism and antitumour immunity. Nat Rev Immunol. 2024;24:654-669.
  17. Qi Y, et al. One-carbon metabolism shapes T cell immunity in cancer. Trends Endocrinol Metab. 2024;35:961-974.
  18. Huang D, et al. The single-cell immunogenomic landscape of B and plasma cells in early-stage lung adenocarcinoma. Cancer Discov. 2022;12:2545-2563.
  19. Dolgalev I, et al. Inflammation in the tumor-adjacent lung as a predictor of clinical outcome in lung adenocarcinoma. Nat Commun. 2023;14:6479.
  20. Han T, et al. Phosphorylated SHMT2 regulates oncogenesis through m6A modification in lung adenocarcinoma. Adv Sci (Weinh). 2024;11:e2307834.
  21. Lee GY, et al. Comparative oncogenomics identifies PSMB4 and SHMT2 as potential cancer driver genes. Cancer Res. 2014;74:3114-3126.
  22. Bernhardt S, et al. Proteomic profiling of breast cancer metabolism identifies SHMT2 and ASCT2 as prognostic factors. Breast Cancer Res. 2017;19:112.
  23. Yang G, Tan J, Guo J, Wu Z, Zhan Q. Exosome-mediated transfer of circ_0063526 enhances cisplatin resistance in gastric cancer cells via regulating the miR-449a/SHMT2 axis. Anticancer Drugs. 2022;33(10):1047-1057.
  24. Parsa S, et al. The serine hydroxymethyltransferase-2 (SHMT2) initiates lymphoma development through epigenetic tumor suppressor silencing. Nat Cancer. 2020;1:653-664.
  25. Cuthbertson CR, et al. A review of small-molecule inhibitors of one-carbon enzymes: SHMT2 and MTHFD2 in the spotlight. ACS Pharmacol Transl Sci. 2021;4:624-646.
  26. Reina-Campos M, Scharping NE, Goldrath AW. CD8+ T cell metabolism in infection and cancer. Nat Rev Immunol. 2021;21:718-738.
  27. Bacigalupa ZA, Landis MD, Rathmell JC. Nutrient inputs and social metabolic control of T cell fate. Cell Metab. 2024;36:10-20.
  28. Li S, et al. Metabolic regulation of immunity in the tumor microenvironment. Cell Rep. 2025;44(11):116463.
  29. Ouyang Y, et al. S-adenosylmethionine: a metabolite critical to the regulation of autophagy. Cell Prolif. 2020;53(11):e12891.
  30. Wang R, et al. The interaction of innate immune and adaptive immune system. MedComm. 2024;5(10):e714.
  31. Teillaud JL, et al. Tertiary lymphoid structures in anticancer immunity. Nat Rev Cancer. 2024;24:629-646.
  32. Fridman WH, et al. B cells and tertiary lymphoid structures as determinants of tumour immune contexture and clinical outcome. Nat Rev Clin Oncol. 2022;19:441-457.
  33. Lauss M, Donia M, Svane IM, Jönsson G. B cells and tertiary lymphoid structures: friends or foes in cancer immunotherapy? Clin Cancer Res. 2022;28(9):1751-1758.
  34. Xi Y, et al. Macrophage efferocytosis mediated by the TP63-RAC2 pathway promotes immunosuppressive remodeling in esophageal cancer. Cell Rep Med. 2026;7(1):102529.
  35. Jiang G, et al. SATB2 plays a critical role in pancreatic cancer cell proliferation, migration and T cell cytotoxicity. Cancer Genet. 2025;296-297:53-64.
  36. Liu Y, et al. TRIM29 promotes glioblastoma progression via ubiquitinating NEFL and activating the PI3K/AKT signaling pathway. Cancer Genet. 2025;296-297:88-99.
  37. Zhai H, et al. WDR54 enhances NF-κB signaling to promote progression of hepatocellular carcinoma. Cancer Genet. 2025;298-299:302-314.
  38. Yin H, et al. PLAU serves as a prognostic biomarker correlated with perineural invasion in HNSCC. Cancer Genet. 2025;294-295:145-155.
  39. Liu Z, et al. JAK inhibition in PD-1 immunotherapy and tumor microenvironment. Front Immunol. 2026;17:1790936.
  40. DeNicola GM, et al. NRF2 regulates serine biosynthesis in non-small cell lung cancer. Nat Genet. 2015;47(12):1475-1481.
  41. Zhang W, et al. NRF2-mediated persistent adaptation of oesophageal adenocarcinoma cells to HER2 inhibition. Oncogene. 2025;44(33):2929-2941.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

المؤشر الحيوي SHMT2استقلاب SGOCالتنميط الميتابولومينقطة التفتيش المناعيةتسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخليةالخلل الوظيفي المناعيالحساسية الدوائيةلطخة ويسترنإسكات SHMT2
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.