Deze studie is goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Second Affiliated Hospital van Nanchang University (CDEFYYLK 3-05). Van alle patiënten is voorafgaand aan de monstername schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen, in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki. Ruwe gegevens zijn geëxporteerd en geanalyseerd met behulp van de software en webbronnen die vermeld staan in de Tabel met Materialen.
Collectie van klinisch weefsel
Gepaarde tumorweefsels en bijbehorende normale longweefsels van verre locaties werden verzameld bij patiënten die tussen januari en juni 2024 een chirurgische resectie ondergingen en pathologisch waren gediagnosticeerd met invasief longadenocarcinoom. De monsters werden door de opererend chirurg uitgesneden, binnen 5 min na resectie verwerkt, onmiddellijk gesnap-frozen in vloeibare stikstof en bewaard tot aan de analyse. Geanonimiseerde clinicopathologische kenmerken zijn opgenomen in Aanvullende Tabel 1.
Interne extractieve electrosprayionisatie-massaspectrometrie (iEESI-MS) voor het onderscheiden van LUAD van normaal longweefsel
Weefselmonsters (1 mm3) werden geanalyseerd met iEESI-MS met behulp van een hybride lineaire ionenvanger-elektrostatische orbital-trap massaspectrometer in positieve-ionenmodus. Methanol-extractiesolvent (100%) werd toegediend bij 3.0 µL/min met een bias van +5 kV. De iEESI-MS1 het scanbereik was m/z 50–2.000. iEESI-MS2 gebruikte botsingsgeïnduceerde dissociatie met een genormaliseerde botsingsenergie van 25–35%, een isolatievenster van m/z 2,0 en een dynamische exclusietijd van 30 s. Dagelijkse externe kalibratie volgens de standaardprocedure van het instrument hield een massa-afwijking <5 ppm. Na mediaannormalisatie, log₂ na transformatie en autoscaling werd OPLS-DA uitgevoerd met 200 permutatietesten. Metabolieten werden geannoteerd met behulp van HMDB, en pathway-enrichment werd uitgevoerd met behulp van KEGG-annotaties.
Verwerking van massaspectrometriegegevens en identificatie van metabolieten
Ruwe MS-gegevens werden genormaliseerd via mediaan-normalisatie, gevolgd door log₂-transformatie en autoscaling (centrering van het gemiddelde en deling door de standaarddeviatie van elke variabele). Orthogonale partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) werd gebruikt om discriminerende m/z-kenmerken te identificeren. Kenmerken werden als differentieel beschouwd wanneer VIP > 1.0, |log₂(FC)| > 0.58 en p < 0,05. De differentiële kenmerken werden onderworpen aan MS2-analyse en geannoteerd met behulp van de Human Metabolome Database. Vervolgens werd KEGG-gebaseerde pathway-enrichment gebruikt om gewijzigde metabole routes te identificeren en route-relevante enzymen te prioriteren. De geannoteerde differentiële metabolieten zijn opgenomen in Aanvullende Tabel 2.
Op TCGA gebaseerde analyses van SHMT2-expressie, overleving en clinicopathologische associaties
RNA-seq expressieprofielen en de bijbehorende klinische annotaties voor TCGA-LUAD werden op 18 december 2025 gedownload van de Genomic Data Commons; tumor (n = 542) en normaal (n = 59). Waarden van Fragments per kilobase of transcript per million mapped reads (FPKM) werden getransformeerd als log2(FPKM + 1). Alleen monsters met volledige overlevingsinformatie werden opgenomen in de prognostische analyses. De expressiewaarden van SHMT2 in tumor- en normaalweefsel werden vergeleken met de Wilcoxon rank-sum test. Patiënten werden verdeeld in SHMT2-hoog en SHMT2-laag groepen op basis van de mediane expressiewaarde. De algehele overleving werd geëvalueerd via Kaplan-Meier analyse en een log-rank test. Associaties met het tumor-node-metastasis (TNM) stadium, leeftijd en geslacht werden beoordeeld met chi-kwadraat of Wilcoxon tests, afhankelijk van de geschiktheid. Tijdsonafhankelijke receiver operating characteristic (ROC) curves werden gegenereerd voor de overleving na 1, 3 en 5 jaar. Alle statistische tests waren tweezijdig.
Analyse van differentiële expressie en functionele verrijking (GO/KEGG)
Differentieel tot expressie gebrachte genen (DEGs) tussen de SHMT2-hoog en SHMT2-laag groepen werden geïdentificeerd met een false-discovery rate < 0,05 en |log₂(FC)| ≥ 1. De resultaten werden gevisualiseerd als een volcano plot en een heatmap van de top 40 DEGs met rijgewijze z-score normalisatie. Gene Ontology (GO) en KEGG-verrijkingsanalyses maakten gebruik van een aangepaste p < 0,05. Menselijke genannotaties werden in december 2025 verkregen van Ensembl.
Immuuninfiltratie, voorspelling van immuuntherapierespons en afleiding van druggevoeligheid
Scores voor de tumormicro-omgeving, waaronder de ImmuneScore, StromalScore en ESTIMATEScore, werden berekend met ESTIMATE. De samenstelling van immuuncellen werd afgeleid met CIBERSORT met de LM22-referentieset (gedownload op 5 december 2025), 1.000 permutaties en het behoud van monsters met een deconvolutie p < 0,05. Groepsgewijze vergelijkingen werden uitgevoerd tussen SHMT2-hoge en SHMT2-lage tumoren. Spearman-correlaties tussen SHMT2 en genen gerelateerd aan immuuncheckpoints werden gevisualiseerd als een correlatiematrix. Immunophenoscores werden verkregen uit TCIA, en TIDE werd gebruikt voor aanvullende voorspelling van de respons op immunotherapie. De gevoeligheid voor geneesmiddelen werd afgeleid met oncoPredict, getraind op de GDSC-release van december 2023, om IC50-waarden te schatten. Groepsverschillen werden bepaald met Wilcoxon-testen en continue associaties met Spearman-correlaties.
Single-cell RNA-seq analyse van LUAD
Single-cel transcriptomische data19 werden op 20 december 2025 gedownload van de Gene Expression Omnibus en geanalyseerd. Cellen met 200–6.000 gedetecteerde features en < 10% mitochondriale transcripten werden behouden. Counts werden genormaliseerd met LogNormalize met een schaalfactor van 10.000; de top 2.000 variabele genen werden geselecteerd en alle genen werden geschaald. Voor de principal-component analyse werden de eerste 20 componenten gebruikt, UMAP maakte gebruik van dimensies 1–20 en voor de clustering werd een resolutie van 0,5 gehanteerd. Celtypen werden geannoteerd met behulp van de Human Primary Cell Atlas referentie. Celtype-proporties werden vergeleken tussen tumor- en normaalmonsters, en Spearman-correlatiematrices werden gegenereerd. SHMT2-distributies werden onderzocht over de geannoteerde celtypen. Celcyclusfasen werden afgeleid met cyclone en gevisualiseerd met ridge plots.
Celcultuur
BEAS-2B-, H1299- en A549-cellen werden gekweekt bij 37 °C in een bevochtigde incubator ingesteld op 5% CO2 en ongeveer 95% relatieve vochtigheid, met gebruik van de media en supplementen die zijn gespecificeerd in de Tabel met Materialen.
Kwantitatieve real-time reverse transcription PCR (RT-qPCR)
Totaal RNA werd geëxtraheerd met gebruik van een fenolgebaseerd RNA-extractiereagens. Het geëxtraheerde RNA werd omgezet in cDNA middels cDNA-synthese met een reverse-transcriptie mastermix. De reverse-transcriptie werd uitgevoerd in een 20 µL systeem met verwijdering van genomisch DNA bij 42 °C gedurende 2 min, omgekeerde transcriptie bij 50 °C gedurende 15 min, en beëindiging bij 85 °C gedurende 5 s. Kwantitatieve PCR werd uitgevoerd met een op DNA-bindende kleurstof gebaseerde qPCR-mastermix op een real-time PCR-systeem met gebruik van 95 °C gedurende 3 min, gevolgd door 40 cycli van 95 °C gedurende 10 s en 60 °C gedurende 30 s, en een smeltcurve-stap van 95 °C gedurende 15 s, 60 °C gedurende 60 s, en 95 °C gedurende 15 s. Alle reacties werden in drievoud uitgevoerd. De relatieve expressie werd berekend met behulp van de 2−ΔΔCt methode met GAPDH als het huishoudgen. Voorraadoplossingen van de primers werden bereid bij 10 µM in dubbelgedestilleerd water en bewaard bij -20 °C in het donker. De primersequenties zijn vermeld in Aanvullende tabel 3.
Western blotting
Totaal cellulair eiwit werd geëxtraheerd met radioimmunoprecipitatie-assaybuffer op ijs gedurende 30 min en gecentrifugeerd bij 12,000 x g gedurende 15 min bij 4 °C. Eiwitten werden gescheiden via 12% natriumdodecylsulfaat-polyacrylamidegelelektroforese en overgebracht op 0.22 µm polyvinylideenfluoridmembranen. Membranen werden geblokkeerd met 5% (w/v) vetarme melk in Tris-gebufferde zoutoplossing met 0.1% Tween 20 (TBST) gedurende 2 u bij kamertemperatuur en overnacht geïncubeerd bij 4 °C met anti-SHMT2 (1:1,000) en anti-GAPDH (1:2,000) primaire antilichamen verdund in 5% vetarme melk‑TBST. Na drie wasbeurten van elk 8 min met TBST (20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0.1% Tween-20) werden de membranen 1 u bij kamertemperatuur geïncubeerd met mierikswortelperoxidase-geconjugeerde secundaire antilichamen (1:5,000). Signalen werden ontwikkeld met een enhanced chemiluminescence substraat, bereid door gelijke volumes van oplossing A en B te mengen, 2 min bij kamertemperatuur in het donker te incuberen en vastgelegd met een chemiluminescentie-beeldvormingssysteem.
HPA-immunohistochemische validatie
De expressiepatronen van het SHMT2-eiwit in normaal longweefsel en LUAD werden geëvalueerd met behulp van de HPA. Er is in de HPA gezocht op “SHMT2”, waarna representatieve immunohistochemie (IHC)-beelden en bijbehorende pathologische annotaties werden gedownload voor vergelijking. Om bias door antilichaamspecificiteit te minimaliseren, kregen antilichamen met hogere validatieniveaus in de HPA voorrang. Waar beschikbaar werden IHC-resultaten van meerdere antilichamen kruislings vergeleken (HPA020543 en HPA020549).
SHMT2-knockdown in LUAD-cellen
Om de tumorcel-intrinsieke rol van SHMT2 bij LUAD te onderzoeken, werd SHMT2-knockdown uitgevoerd in H1299- en A549-cellen met behulp van shRNA. Het shRNA werd gedragen door een door een H1-promotor aangestuurde, puromycineselecteerbare lentivirale vector; verpakkingsplasmiden werden gecotransfecteerd tijdens de virusproductie. sh-SHMT2 was gericht op de coderende regio van het menselijke SHMT2, terwijl sh-NC een gescrambelde negatieve controle was. De geprepareerde virale stocks hadden een titer van ≥ 1 x 108 transducerende eenheden/mL en werden bewaard bij -80 °C. Cellen werden geïnfecteerd met de geprepareerde sh-SHMT2- of sh-NC-lentivirale deeltjes zoals beschreven in de Tabel van Materialen. Na 48 u werd de knockdown-efficiëntie beoordeeld via RT-qPCR en western blotting. Alleen cellen met bevestigde SHMT2-silencing werden gebruikt voor proliferatie-, migratie- en kolonievormingassays.
Celproliferatie-assay
Celproliferatie werd geëvalueerd met behulp van de CCK-8 assay. Getransfecteerde H1299- en A549-cellen werden in 96-wells platen gezaaid met 5 x 103 cellen per well in sextuplicate. Op dag 1, 2, 3, 4 en 5 werd 10 µL CCK-8 reagens aan elke well toegevoegd (10% van het volume van het kweekmedium) en 2 h geïncubeerd bij 37 °C. De absorbentie werd gemeten bij 450 nm en gebruikt als readout voor de celviabiliteit.
Wondgenezingsassay
Celmigratie werd beoordeeld met behulp van een wound-healing assay. Getransfecteerde H1299- en A549-cellen werden gezaaid in 6-wells platen en gekweekt tot een confluentie van 90–95%. Met een steriele 200 µL pipetpunt werd een lineaire wond aangebracht, waarna losgekomen cellen werden verwijderd door voorzichtig wassen met fosfaatgebufferde zoutoplossing. De cellen werden vervolgens onderhouden in serumvrij medium of medium met een laag serumgehalte, en het wondoppervlak werd na 0 h en 24 h gefotografeerd met een omgekeerde microscoop. De wondsluiting werd gekwantificeerd met de beeldanalyse-software die vermeld staat in de Tabel met Materialen en berekend als het percentage reductie ten opzichte van het initiële wondoppervlak.
Kolonievormingsassay
Voor de analyse van kolonievorming werden getransfecteerde H1299- en A549-cellen gezaaid in 6-well platen met 800 cellen per well en gedurende ongeveer 10–14 dagen gekweekt tot er zichtbare kolonies waren gevormd, waarbij de kweek microscopisch werd gemonitord. Kolonies werden gefixeerd met 4% paraformaldehyde gedurende 30 min bij kamertemperatuur en gekleurd met 0,1% kristalviolet gedurende 15 min bij kamertemperatuur. Kolonies bestaande uit meer dan 50 cellen werden geteld onder een lichtmicroscoop.
Statistische analyse voor in vitro experimenten
Alle in vitro experimenten werden onafhankelijk ten minste drie keer uitgevoerd. Gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± standaarddeviatie. Voor vergelijkingen tussen twee groepen werd de Student's t-test gebruikt, waarbij p < 0,05 als statistisch significant werd beschouwd.