最初生信套路整理时，我们主要关注肿瘤免疫，因为肿瘤免疫的在线数据库非常多。 尽管肿瘤类型非常多，但肿瘤并不是生信的全部，非肿瘤疾病的生信策略也受到关注。 首先，非肿瘤疾病能做生信吗？ 答案是肯定的！ 其次，非肿瘤疾病的生信研究策略与肿瘤的套路是一样的吗？ 答案也是肯定的！
第三，如何展开非肿瘤疾病的生信分析和数据挖掘？今天，我们分享协和医院2023年11月在American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology杂志上发表的题为GOLM1 Promotes Pulmonary Fibrosis through Upregulation of NEAT1的肺纤维化论文。该研究很好地阐释了“表达有差异，差异影响表型”策略在非肿瘤研究中的使用。
特发性肺纤维化（IPF）是以不可逆进展为特点的一种肺部疾病，治疗手段有限。发病机制与成纤维细胞的异常激活相关，但具体机制不明。首先，在IPF患者和药物诱导的肺纤维化小鼠中均出现了高尔基膜蛋白1（GOLM1）的表达上调。
论文使用多个GEO数据集，包括单细胞数据进行探究以及RT-qPCR检测（转录层面），并进行组化、WB和免疫荧光（蛋白层面）的确认。GEO数据、临床标本数据提示，IPF患者肺组织、外周血中的GOLM1的基因表达水平较健康对照显著升高。免疫组化、免疫荧光显示，在IPF患者肺组织的GOLM1过度表达，其在成纤维细胞中异常表达。
动物模型确认，检测方法与临床样本的类似。RT-qPCR、WB以及免疫组化结果显示，与对照组相比，博来霉素诱导肺纤维化组织中的GOLM1和纤维化相关基因（COL1A1、α-SMA、FN1）的表达水平升高。从小鼠肺部提取原代成纤维细胞， WB检测显示GOLM1在肺纤维化组小鼠原代成纤维细胞中表达明显增高。
有了上述表达有差异的生信分析和实验结果，作者需要找到差异表达基因所导致的表型。体外实验提示GOLM1促进细胞外基质形成、成纤维细胞增殖和细胞迁移。用shRNA沉默人肺成纤维细胞（ccc-HPF-1）中GOLM1（shGOLM1）的表达。GOLM1沉默细胞中，FN1、α-SMA 和 COL1蛋白表达下降，成纤维细胞增殖以及迁移受到抑制。而过表达GOLM1促进细胞外基质形成，促进成纤维细胞的增殖和迁移。论文中还是用了小鼠模型进一步证实，GOLM1过表达小鼠在博来霉素给药后表现出加剧的纤维化反应，而GOLM1敲除小鼠肺纤维化程度较轻。
有了差异基因和表型，具体的机制是怎么样的呢？在肿瘤研究中，探究机制的常用策略是二代测序等。本研究中，作者也是对GOLM1沉默（shGOLM1）和过表达（LVGOLM1）细胞进行二代测序，筛选出NEAT1是GOLM1下游基因。
通过二代测序数据分析，确定长链非编码 RNA (lncRNA) NEAT1受GOLM1正性调控介导纤维化过程。 NEAT1的表达下调会抑制成纤维细胞的增殖和细胞外基质（ECM）的产生，从而抵消GOLM1过表达引起的促纤维化影响。
对NEAT1的启动子序列进行分析，发现 转录因子KLF4作为连接GOLM1-NEAT1信号级联的中间介质，共同参与纤维化致病，从而阐明 GOLM1在促进肺纤维化中的关键作用及其机制，GOLM1-KLF4-NEAT1信号轴则是针对肺纤维化的治疗策略的潜在靶标。
参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/Qu7KIca70UhBApnvjagA7g
热门跟贴