非腫瘤做生信更有優勢，這篇是典范！

最初生信套路整理時，我們主要關注腫瘤免疫，因為腫瘤免疫的在線數據庫非常多。 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據挖掘？今天，我們分享協和醫院2023年11月在American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology雜志上發表的題為GOLM1 Promotes Pulmonary Fibrosis through Upregulation of NEAT1的肺纖維化論文。該研究很好地闡釋了“表達有差異，差異影響表型”策略在非腫瘤研究中的使用。

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

論文使用多個GEO數據集，包括單細胞數據進行探究以及RT-qPCR檢測（轉錄層面），并進行組化、WB和免疫熒光（蛋白層面）的確認。GEO數據、臨床標本數據提示，IPF患者肺組織、外周血中的GOLM1的基因表達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，其在成纖維細胞中異常表達。

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

有了上述表達有差異的生信分析和實驗結果，作者需要找到差異表達基因所導致的表型。體外實驗提示GOLM1促進細胞外基質形成、成纖維細胞增殖和細胞遷移。用shRNA沉默人肺成纖維細胞（ccc-HPF-1）中GOLM1（shGOLM1）的表達。GOLM1沉默細胞中，FN1、α-SMA 和 COL1蛋白表達下降，成纖維細胞增殖以及遷移受到抑制。而過表達GOLM1促進細胞外基質形成，促進成纖維細胞的增殖和遷移。論文中還是用了小鼠模型進一步證實，GOLM1過表達小鼠在博來霉素給藥后表現出加劇的纖維化反應，而GOLM1敲除小鼠肺纖維化程度較輕。

有了差異基因和表型，具體的機制是怎么樣的呢？在腫瘤研究中，探究機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（LVGOLM1）細胞進行二代測序，篩選出NEAT1是GOLM1下游基因。

通過二代測序數據分析，確定長鏈非編碼 RNA (lncRNA) NEAT1受GOLM1正性調控介導纖維化過程。 NEAT1的表達下調會抑制成纖維細胞的增殖和細胞外基質（ECM）的產生，從而抵消GOLM1過表達引起的促纖維化影響。

對NEAT1的啟動子序列進行分析，發現 轉錄因子KLF4作為連接GOLM1-NEAT1信號級聯的中間介質，共同參與纖維化致病，從而闡明 GOLM1在促進肺纖維化中的關鍵作用及其機制，GOLM1-KLF4-NEAT1信號軸則是針對肺纖維化的治療策略的潛在靶標。

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