Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Affiliato N. 2 dell'Università di Nanchang (CDEFYYLK 3-05). A tutti i pazienti è stato richiesto il consenso informato scritto prima della raccolta dei campioni, in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. I dati grezzi sono stati esportati e analizzati utilizzando il software e le risorse web elencati nella Tabella dei Materiali.
Raccolta di tessuti clinici
Campioni accoppiati di tessuto tumorale e di tessuto polmonare normale distante sono stati raccolti da pazienti sottoposti a resezione chirurgica tra gennaio e giugno 2024 e diagnosticati istopatologicamente con adenocarcinoma polmonare invasivo. I campioni sono stati escissi dal chirurgo durante l'intervento, processati entro 5 minuti dalla resezione, congelati rapidamente in azoto liquido e conservati fino all'analisi. Le caratteristiche clinico-patologiche anonimizzate sono riportate nella Tabella Supplementare 1.
Spettrometria di massa con ionizzazione elettrospray estrattiva interna (iEESI-MS) per discriminare il carcinoma polmonare a cellule adenocinque (LUAD) dai tessuti polmonari normali
Campioni di tessuto (1 mm3) sono stati analizzati mediante iEESI-MS utilizzando un analizzatore di massa ibrido con trappola ionica lineare e trappola orbitrap elettrostatica in modalità ioni positivi. Il solvente di estrazione metanolo (100%) è stato erogato a 3,0 µL/min con un bias di +5 kV. L'intervallo di scansione dell'iEESI-MS1 era m/z 50–2.000. L'iEESI-MS2 ha utilizzato la dissociazione per collisione indotta con un'energia di collisione normalizzata del 25–35%, una finestra di isolamento di m/z 2,0 e un tempo di esclusione dinamica di 30 s. Una calibrazione esterna giornaliera, eseguita secondo la procedura standard dello strumento, ha mantenuto un errore di massa <5 ppm. Dopo normalizzazione mediana, trasformazione log₂ e autoscalatura, è stata eseguita l'analisi OPLS-DA con 200 test di permutazione. I metaboliti sono stati annotati utilizzando HMDB e l'arricchimento dei percorsi metabolici è stato effettuato mediante annotazioni KEGG.
Elaborazione dei dati di spettrometria di massa e identificazione dei metaboliti
I dati grezzi di spettrometria di massa (MS) sono stati normalizzati mediante normalizzazione mediana, seguita da trasformazione log₂ e autoscalatura (centratura rispetto alla media e divisione per la deviazione standard di ciascuna variabile). È stata utilizzata l'analisi discriminante basata su minimi quadrati parziali ortogonali (OPLS-DA) per identificare le caratteristiche m/z discriminanti. Le caratteristiche sono state considerate differenziali quando VIP > 1,0, |log₂(FC)| > 0,58 e p < 0,05. Le caratteristiche differenziali sono state sottoposte ad analisi MS2 e annotate utilizzando il Human Metabolome Database. Successivamente, è stata applicata l'arricchimento del percorso basato su KEGG per identificare i percorsi alterati e prioritizzare gli enzimi rilevanti per il percorso. I metaboliti differenziali annotati sono riportati nella Tabella Supplementare 2.
Analisi basate su TCGA dell'espressione di SHMT2, sopravvivenza e associazioni clinicopatologiche
I profili di espressione RNA-seq e le relative annotazioni cliniche per TCGA-LUAD sono stati scaricati dal Genomic Data Commons il 18 dicembre 2025; tumore (n = 542) e normale (n = 59). I valori di frammenti per chilobase di trascritto per milione di letture mappate (FPKM) sono stati trasformati come log2(FPKM + 1). Solo i campioni con informazioni complete sulla sopravvivenza sono stati inclusi nelle analisi prognostiche. I valori di espressione di SHMT2 in tessuto tumorale e normale sono stati confrontati utilizzando il test di Wilcoxon per il confronto tra ranghi. I pazienti sono stati suddivisi in gruppi con espressione elevata (SHMT2-alta) e bassa (SHMT2-bassa) in corrispondenza del valore mediano di espressione. La sopravvivenza globale è stata valutata mediante analisi di Kaplan-Meier e test del log-rank. Le associazioni con lo stadio tumorale-nodale-metastatico (TNM), l'età e il sesso sono state valutate utilizzando test chi-quadrato o test di Wilcoxon, secondo opportunità. Sono state generate curve caratteristiche operative del ricevitore (ROC) dipendenti dal tempo per la sopravvivenza a 1, 3 e 5 anni. Tutti i test statistici erano a due code.
Analisi dell'espressione differenziale e arricchimento funzionale (GO/KEGG)
I geni differenzialmente espressi (DEG) tra i gruppi con espressione elevata e ridotta di SHMT2 sono stati identificati utilizzando una false-discovery rate < 0,05 e |log₂(FC)| ≥ 1. I risultati sono stati visualizzati mediante un grafico a vulcano e una mappa termica dei 40 DEG principali, con normalizzazione z-score per riga. Per le analisi di arricchimento Gene Ontology (GO) e KEGG è stato utilizzato un valore di p aggiustato < 0,05. Le annotazioni dei geni umani sono state ottenute da Ensembl nel dicembre 2025.
Infiltrazione immunitaria, previsione della risposta all'immunoterapia e inferenza della sensibilità ai farmaci
I punteggi del microambiente tumorale, inclusi ImmuneScore, StromalScore ed ESTIMATEScore, sono stati calcolati utilizzando ESTIMATE. La composizione delle cellule immunitarie è stata dedotta mediante CIBERSORT con il set di riferimento LM22 (scaricato il 5 dicembre 2025), 1.000 permutazioni e mantenimento dei campioni con p di deconvoluzione < 0,05. Sono stati effettuati confronti tra gruppi di tumori con elevata espressione di SHMT2 (SHMT2-high) e tumori con bassa espressione di SHMT2 (SHMT2-low). Le correlazioni di Spearman tra SHMT2 e geni associati ai checkpoint immunitari sono state visualizzate come matrice di correlazione. Gli Immunophenoscore sono stati ottenuti da TCIA, e TIDE è stato utilizzato per una previsione complementare della risposta alla immunoterapia. La sensibilità ai farmaci è stata dedotta utilizzando oncoPredict, addestrato sulla versione di GDSC del dicembre 2023, per stimare i valori di IC50. Le differenze tra gruppi sono state analizzate con il test di Wilcoxon, mentre le associazioni continue sono state valutate mediante correlazioni di Spearman.
Analisi di RNA-seq a singola cellula di LUAD
I dati trascrittomici a singola cellula19 sono stati scaricati da Gene Expression Omnibus il 20 dicembre 2025 ed analizzati. Sono state mantenute le cellule con 200–6.000 caratteristiche rilevate e < 10% di trascritti mitocondriali. I conteggi sono stati normalizzati utilizzando LogNormalize con un fattore di scala di 10.000; sono stati selezionati i primi 2.000 geni variabili e tutti i geni sono stati standardizzati. L'analisi delle componenti principali ha utilizzato le prime 20 componenti, UMAP ha utilizzato le dimensioni 1–20 e il clustering è stato effettuato con una risoluzione di 0,5. I tipi cellulari sono stati annotati utilizzando il riferimento Human Primary Cell Atlas. Le proporzioni dei tipi cellulari sono state confrontate tra campioni tumorali e normali e sono state generate matrici di correlazione di Spearman. Le distribuzioni di SHMT2 sono state esaminate attraverso i tipi cellulari annotati. Gli stati del ciclo cellulare sono stati inferiti utilizzando cyclone e visualizzati con grafici a cresta.
Coltura cellulare
Le cellule BEAS-2B, H1299 e A549 sono state coltivate a 37 °C in un incubatore umidificato impostato al 5% di CO2 e a un'umidità relativa di circa il 95%, utilizzando i mezzi e i supplementi specificati nella Tabella dei Materiali.
PCR quantitativa in tempo reale con trascrizione inversa (RT-qPCR)
L'RNA totale è stato estratto utilizzando un reagente per l'estrazione di RNA a base di fenolo. L'RNA estratto è stato retrotrascritto in cDNA utilizzando una miscela master per la retrotrascrizione. La retrotrascrizione è stata eseguita in un sistema da 20 µL con rimozione del DNA genomico a 42 °C per 2 min, retrotrascrizione a 50 °C per 15 min e terminazione a 85 °C per 5 s. La PCR quantitativa è stata effettuata con una miscela master per qPCR basata su colorante legante il DNA su un sistema di PCR in tempo reale, utilizzando 95 °C per 3 min, seguiti da 40 cicli di 95 °C per 10 s e 60 °C per 30 s, e un passaggio di curva di denaturazione di 95 °C per 15 s, 60 °C per 60 s e 95 °C per 15 s. Tutte le reazioni sono state eseguite in triplice replicato. L'espressione relativa è stata calcolata utilizzando il metodo 2−ΔΔCt con GAPDH come gene di controllo. Le soluzioni stock dei primer sono state preparate a 10 µM in acqua bidistillata e conservate a -20 °C al buio. Le sequenze dei primer sono riportate nella Tabella Supplementare 3.
Immunoblotting
Le proteine cellulari totali sono state estratte utilizzando un buffer per saggio di immunoprecipitazione radioattiva su ghiaccio per 30 minuti, quindi centrifugate a 12.000 x g per 15 minuti a 4 °C. Le proteine sono state separate mediante elettroforesi su gel di poliacrilammide in presenza di dodecilsolfato di sodio al 12% e trasferite su membrane in fluoruro di polivinilidene da 0,22 µm. Le membrane sono state bloccate con latte scremato al 5% (p/v) in soluzione salina tamponata al Tris contenente lo 0,1% di Tween 20 (TBST) per 2 ore a temperatura ambiente e incubate inoltre per tutta la notte a 4 °C con gli anticorpi primari anti-SHMT2 (1:1.000) e anti-GAPDH (1:2.000) diluiti in TBST con latte scremato al 5%. Dopo tre lavaggi di 8 minuti ciascuno con TBST (20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0,1% Tween-20), le membrane sono state incubate con anticorpi secondari marcati con perossidasi di rafano (1:5.000) per 1 ora a temperatura ambiente. I segnali sono stati rivelati utilizzando un substrato di chemiluminescenza potenziato, preparato mescolando volumi uguali delle soluzioni A e B, incubato per 2 minuti a temperatura ambiente al buio e rilevato mediante un sistema di imaging chemiluminescente.
Validazione dell'immunoeistochemia con HPA
I modelli di espressione proteica di SHMT2 nel tessuto polmonare normale e nel carcinoma polmonare a cellule adenocarcinoma (LUAD) sono stati valutati utilizzando la HPA. È stato effettuato un interrogativo per «SHMT2» nella HPA, e sono state scaricate immagini rappresentative di immunohistochimica (IHC) e le relative annotazioni patologiche per il confronto. Per ridurre al minimo il bias dovuto alla specificità dell'anticorpo, sono stati prioritizzati gli anticorpi con livelli più elevati di validazione nella HPA. Ove disponibili, i risultati di IHC ottenuti con multipli anticorpi sono stati incrociati (HPA020543 e HPA020549).
Silenziamento di SHMT2 in cellule LUAD
Per studiare il ruolo intrinseco delle cellule tumorali di SHMT2 nel carcinoma polmonare a cellule non piccole (LUAD), è stato effettuato un knockdown di SHMT2 nelle cellule H1299 e A549 utilizzando shRNA. L'shRNA era trasportato da un vettore lentivirale selezionabile con puromicina e guidato dal promotore H1; i plasmidi di impacchettamento sono stati co-trasfettati durante la produzione del virus. sh-SHMT2 mirava alla regione codificante umana di SHMT2, mentre sh-NC era un controllo negativo randomizzato. I ceppi virali preparati avevano un titolo di ≥ 1 x 108 unità trasduttive/mL e sono stati conservati a -80 °C. Le cellule sono state infettate con le particelle lentivirali sh-SHMT2 o sh-NC preparate, come descritto nella Tabella dei Materiali. Dopo 48 ore, l'efficienza del knockdown è stata valutata mediante RT-qPCR e immunoblotting. Solo le cellule con silenziamento confermato di SHMT2 sono state utilizzate per saggi di proliferazione, migrazione e formazione di colonie.
Saggio di proliferazione cellulare
La proliferazione cellulare è stata valutata mediante saggio CCK-8. Le cellule H1299 e A549 trasfettate sono state seminate in piastre a 96 pozzetti a una densità di 5 x 103 cellule per pozzetto, in sestuplicato. Nei giorni 1, 2, 3, 4 e 5, sono stati aggiunti 10 µL di reagente CCK-8 in ciascun pozzetto (10% del volume del mezzo di coltura) e incubati per 2 h a 37 °C. L'assorbanza è stata misurata a 450 nm ed è stata utilizzata come indice di vitalità cellulare.
Saggio di guarigione delle ferite
La migrazione cellulare è stata valutata mediante saggio di guarigione della ferita. Le cellule H1299 e A549 transfezionate sono state seminate in piastre da 6 pozzetti e coltivate fino a raggiungere una confluenza del 90–95%. Una ferita lineare è stata creata utilizzando una punta da pipetta sterile da 200 µL, e le cellule staccate sono state rimosse con un delicato lavaggio in soluzione salina tamponata al fosfato. Le cellule sono state quindi mantenute in mezzo privo di siero o a basso contenuto di siero, e l'area della ferita è stata acquisita a 0 h e 24 h mediante microscopio invertito. La chiusura della ferita è stata quantificata utilizzando il software di analisi dell'immagine indicato nella Tabella dei Materiali e calcolata come riduzione percentuale rispetto all'area iniziale della ferita.
Saggio di formazione di colonie
Per l'analisi della formazione di colonie, le cellule H1299 e A549 transfezionate sono state seminate in piastre a 6 pozzetti con 800 cellule per pozzetto e coltivate per circa 10–14 giorni fino alla formazione di colonie visibili, con monitoraggio microscopico durante la coltura. Le colonie sono state fissate con paraformaldeide al 4% per 30 min a temperatura ambiente e colorate con violetto cristallo allo 0,1% per 15 min a temperatura ambiente. Sono state contate al microscopio ottico le colonie contenenti più di 50 cellule.
Analisi statistica per esperimenti in vitro
Tutti gli esperimenti in vitro sono stati eseguiti indipendentemente almeno tre volte. I dati sono riportati come media ± deviazione standard. Per il confronto tra due gruppi è stato utilizzato il test t di Student, e un valore di p < 0,05 è stato considerato statisticamente significativo.