非腫瘤做生信更有優(yōu)勢，這篇是典范！

最初生信套路整理時，我們主要關(guān)注腫瘤免疫，因為腫瘤免疫的在線數(shù)據(jù)庫非常多。 盡管腫瘤類型非常多，但腫瘤并不是生信的全部，非腫瘤疾病的生信策略也受到關(guān)注。 首先，非腫瘤疾病能做生信嗎？ 答案是肯定的！ 其次，非腫瘤疾病的生信研究策略與腫瘤的套路是一樣的嗎？ 答案也是肯定的！

第三，如何展開非腫瘤疾病的生信分析和數(shù)據(jù)挖掘？今天，我們分享協(xié)和醫(yī)院2023年11月在American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology雜志上發(fā)表的題為GOLM1 Promotes Pulmonary Fibrosis through Upregulation of NEAT1的肺纖維化論文。該研究很好地闡釋了“表達(dá)有差異，差異影響表型”策略在非腫瘤研究中的使用。

特發(fā)性肺纖維化（IPF）是以不可逆進(jìn)展為特點的一種肺部疾病，治療手段有限。發(fā)病機(jī)制與成纖維細(xì)胞的異常激活相關(guān)，但具體機(jī)制不明。首先，在IPF患者和藥物誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠中均出現(xiàn)了高爾基膜蛋白1（GOLM1）的表達(dá)上調(diào)。

論文使用多個GEO數(shù)據(jù)集，包括單細(xì)胞數(shù)據(jù)進(jìn)行探究以及RT-qPCR檢測（轉(zhuǎn)錄層面），并進(jìn)行組化、WB和免疫熒光（蛋白層面）的確認(rèn)。GEO數(shù)據(jù)、臨床標(biāo)本數(shù)據(jù)提示，IPF患者肺組織、外周血中的GOLM1的基因表達(dá)水平較健康對照顯著升高。免疫組化、免疫熒光顯示，在IPF患者肺組織的GOLM1過度表達(dá)，其在成纖維細(xì)胞中異常表達(dá)。

動物模型確認(rèn)，檢測方法與臨床樣本的類似。RT-qPCR、WB以及免疫組化結(jié)果顯示，與對照組相比，博來霉素誘導(dǎo)肺纖維化組織中的GOLM1和纖維化相關(guān)基因（COL1A1、α-SMA、FN1）的表達(dá)水平升高。從小鼠肺部提取原代成纖維細(xì)胞， WB檢測顯示GOLM1在肺纖維化組小鼠原代成纖維細(xì)胞中表達(dá)明顯增高。

有了上述表達(dá)有差異的生信分析和實驗結(jié)果，作者需要找到差異表達(dá)基因所導(dǎo)致的表型。體外實驗提示GOLM1促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)形成、成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞遷移。用shRNA沉默人肺成纖維細(xì)胞（ccc-HPF-1）中GOLM1（shGOLM1）的表達(dá)。GOLM1沉默細(xì)胞中，F(xiàn)N1、α-SMA 和 COL1蛋白表達(dá)下降，成纖維細(xì)胞增殖以及遷移受到抑制。而過表達(dá)GOLM1促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)形成，促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖和遷移。論文中還是用了小鼠模型進(jìn)一步證實，GOLM1過表達(dá)小鼠在博來霉素給藥后表現(xiàn)出加劇的纖維化反應(yīng)，而GOLM1敲除小鼠肺纖維化程度較輕。

有了差異基因和表型，具體的機(jī)制是怎么樣的呢？在腫瘤研究中，探究機(jī)制的常用策略是二代測序等。本研究中，作者也是對GOLM1沉默（shGOLM1）和過表達(dá)（LVGOLM1）細(xì)胞進(jìn)行二代測序，篩選出NEAT1是GOLM1下游基因。

通過二代測序數(shù)據(jù)分析，確定長鏈非編碼 RNA (lncRNA) NEAT1受GOLM1正性調(diào)控介導(dǎo)纖維化過程。 NEAT1的表達(dá)下調(diào)會抑制成纖維細(xì)胞的增殖和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的產(chǎn)生，從而抵消GOLM1過表達(dá)引起的促纖維化影響。

對NEAT1的啟動子序列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn) 轉(zhuǎn)錄因子KLF4作為連接GOLM1-NEAT1信號級聯(lián)的中間介質(zhì)，共同參與纖維化致病，從而闡明 GOLM1在促進(jìn)肺纖維化中的關(guān)鍵作用及其機(jī)制，GOLM1-KLF4-NEAT1信號軸則是針對肺纖維化的治療策略的潛在靶標(biāo)。

參考資料：https://mp.weixin.qq.com/s/Qu7KIca70UhBApnvjagA7g