代謝酵素亞甲基四氫葉酸脫氫酶(MTHFD2)藉由維持氧化壓力平衡來促進肺癌癌幹細胞之特性

背景：
癌症中肺癌的發生、致死和復發率皆名列前茅。而癌症幹細胞為腫瘤中具自我再生、分化及抗藥性的細胞群，為治療癌症針對目標之一。癌症已知與代謝極相關，而眾多代謝相關基因中，參與單碳循環之亞甲基四葉氫酸脫氫酶 (MTHFD2) 被發現在包括肺癌之各癌症中過度表現，並可藉其調控癌細胞生長。此外已知缺氧為腫瘤微環境基本特徵之一，可誘導惡性化及癌幹細胞生成，而缺氧誘導因子下游之基因和酵素也參與了絲胺酸生成及葉酸單碳循環。因此在此想進一步探討缺氧與MTHFD2及癌症幹細胞特性之關係。
目標：
探討MTHFD2是否透過其能維持細胞內氧化壓力平衡之能力而促進肺癌癌症幹細胞特性。
材料與方法：
首先用Sphere formation assay及Western blot證實MTHFD2與肺癌幹細胞特性相關，接著用shMTHFD2建立MTHFD2抑制的肺癌細胞株，並以qPCR驗證抑制的結果，再來用Sphere formation assay測試MTHFD2抑制對肺癌幹細胞自我再生特性之影響。之後用CoCl2誘導缺氧，以Western blot觀察HIF1-與MTHFD2之關聯，並偵測ROS之變化差異，以及對於sphere生成能力之影響。最後將不同細胞數以皮下注射打入NOD/SCID小鼠右腿外側並觀察腫瘤生成情形。
結果：
經實驗發現MTHFD2與肺癌幹細胞自我再生特性正相關，經抑制後可降低肺癌幹細胞自我再生之特性，並在動物實驗中減少腫瘤之生成及大小。而肺癌細胞經誘導缺氧後發現MTHFD2有上升的趨勢，且對MTHFD2抑制與未抑制的細胞株進行誘導缺氧後也發現MTHFD2對於缺氧調控幹細胞特性途徑之重要性。MTHFD2的表現差異能調控ROS之變化差異，也決定了缺氧對於sphere之生成能力之影響，因此進而驗證上述之推測。
結論：
缺氧藉由誘導MTHFD2調控肺癌癌症幹細胞之特性。