Transcriptomic Profiling of Placental Cells in Preeclampsia as an Effective Tool for Personalized Medicine

E. A. Trifonova; Трифонова Е. А.; A. A. Babovskaya; Бабовская А. А.; A. A. Zarubin; Зарубин А. А.; V. N. Serebrova; Сереброва В. Н.; M. M. Gavrilenko; Гавриленко М. М.; M. G. Svarovskaya; Сваровская М. Г.; E. V. Izhoykina; Ижойкина Е. В.; I. G. Kutsenko; Куценко И. Г.; V. A. Stepanov; Степанов В. А.

doi:10.31857/S0016675823120135

Транскриптомное исследование клеток плаценты при преэклампсии как эффективный инструмент персонализированной медицины

Авторы: Трифонова Е.А.¹, Бабовская А.А.¹, Зарубин А.А.¹, Сереброва В.Н.¹, Гавриленко М.М.¹, Сваровская М.Г.¹, Ижойкина Е.В.², Куценко И.Г.², Степанов В.А.¹
Учреждения:
1. Научно-исследовательский институт медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра
2. Сибирский государственный медицинский университет
Выпуск: Том 59, № 12 (2023)
Страницы: 1427-1439
Раздел: ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА
URL: https://rjpbr.com/0016-6758/article/view/667027
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675823120135
EDN: https://elibrary.ru/QERSXD
ID: 667027

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

На сегодняшний день транскриптомика – одна из самых быстро развивающихся областей молекулярной биологии, позволяющая получить детальную информацию о функциональной активности генома как в норме, так и при патологии. В представленной работе мы использовали современные транскриптомные технологии для всесторонней характеристики полногеномного профиля экспрессии генов клеток синцитиотрофобласта (СТБ) плаценты человека при физиологической и осложненной преэклампсией (ПЭ) беременности. В результате проведенного нами анализа выявлены 26 генов, экспрессия которых статистически значимо различается в клетках СТБ женщин с ПЭ и физиологическим течением беременности. Кластер дифференциально-экспрессирующихся генов (ДЭГ) содержит не только известные гены-кандидаты, выявленные ранее во многих зарубежных полногеномных исследованиях плаценты (к примеру, LEP, INHBA и FLT1), но и новые гены (AC098613.1, AC087857.1, FCRLB, TENM4, PTP4A1P7, LINC01225 и др.), которые могут рассматриваться в качестве новых биологических маркеров ПЭ и представляют интерес для дальнейшего изучения. Результаты функциональной аннотации ДЭГ показывают, что с развитием ПЭ на уровне СТБ могут быть связаны сигнальные пути регуляции гормональной секреции, MAPK-каскада, ERK1 и ERK2 каскада, положительной регуляции клеточной адгезии и пролиферации эндотелиальных клеток. Полученные результаты анализа альтернативного сплайсинга гена FLT1 свидетельствуют о важной роли в патогенетике ПЭ данного механизма процессинга РНК за счет существенного увеличения транскрипционного разнообразия генов в клетках СТБ. Уровень экспрессии транскрипта, кодирующего белковую изоформу FLT-1 e15a, был значительно повышен у пациенток с ПЭ по сравнению с контрольной группой. Это исследование расширяет представление о задействованных в ПЭ молекулярных механизмах и может служить основой для разработки профилактических, прогностических и терапевтических стратегий в области персонифицированного акушерства.

Ключевые слова

полнотранскриптомное секвенирование, плацента, синцитиотрофобласт, ген, sFlt-1, альтернативный сплайсинг, MAPK-каскад.

Список литературы

Gong S., Gaccioli F., Dopierala J. et al. The RNA landscape of the human placenta in health and disease // Nat. Communications. 2021. V. 12. № 1. P. 2639. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22695-y
Dimitriadis E., Rolnik D.L., Zhou W. et al. Pre-eclampsia // Nat. Reviews Disease Primers. 2023. V. 9. № 1. P. 8. https://doi.org/10.1038/s41572-023-00417-6
Verlohren S., Brennecke S.P., Galindo A. et al. Clinical interpretation and implementation of the sFlt-1/PlGF ratio in the prediction, diagnosis and management of preeclampsia // Pregnancy Hypertension. 2022. V. 27. P. 42–50. https://doi.org/10.1016/j.preghy.2021.12.003
Jena M.K., Sharma N.R., Petitt M. et al. Pathogenesis of preeclampsia and therapeutic approaches targeting the placenta // Biomolecules. 2020. V. 10. № 6. P. 953. https://doi.org/10.3390/biom10060953
Redman C.W.G., Staff A.C., Roberts J.M. Syncytiotrophoblast stress in preeclampsia: the convergence point for multiple pathways // Am. J. Obstetrics and Gynecology. 2022. V. 226. № 2. P. S907–S927. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2020.09.047
Tsang J.C.H., Vong J.S., Ji L. et al. Integrative single-cell and cell-free plasma RNA transcriptomics elucidates placental cellular dynamics // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2017. V. 114. № 37. P. E7786–E7795. https://doi.org/10.1073/pnas.1710470114
Li H., Huang Q., Liu Y., Garmire L.X. Single cell transcriptome research in human placenta // Reproduction (Cambridge, England). 2020. V. 160. № 6. P. R155. https://doi.org/10.1530/REP-20-0231
Benton S.J., Leavey K., Grynspan D. et al. The clinical heterogeneity of preeclampsia is related to both placental gene expression and placental histopathology // Am. J. Obstetrics and Gynecology. 2018. V. 219. № 6. P. 604.e1–604.e25. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2018.09.036
Trifonova E.A., Gabidulina T.V., Ershov N.I. et al. Analysis of the placental tissue transcriptome of normal and preeclampsia complicated pregnancies // Acta Naturae. 2014. V. 6. № 2(21). P. 71–83. https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-2-71-83
Vashukova E.S., Glotov A.S., Fedotov P.V. et al. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by superimposed pre‑eclampsia on chronic hypertension // Mol. Med. Reports. 2016. V. 14. № 1. P. 22–32. https://doi.org/10.3892/mmr.2016.5268
Liu S., Xie X., Lei H. et al. Identification of key circRNAs/lncRNAs/miRNAs/mRNAs and pathways in preeclampsia using bioinformatics analysis // Medical Science Monitor: Intern. Med. J. Experim. Clin. Research. 2019. V. 25. P. 1679. https://doi.org/10.12659/MSM.912801
Robson S.C., Simpson H., Ball E. et al. Punch biopsy of the human placental bed // Am. J. Obstetrics and Gynecology. 2002. V. 187. № 5. P. 1349–1355. https://doi.org/10.1067/mob.2002.126866
Robinson M.D., McCarthy D.J., Smyth G.K. edgeR: A Bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data // Bioinformatics. 2010. V. 26. № 1. P. 139–140. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp616
Liberzon A., Subramanian A., Pinchback R. et al. Molecular signatures database (MSigDB) 3.0 // Bioinformatics. 2011. V. 27. № 12. P. 1739–1740. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr260
Franz M., Rodriguez H., Lopes C. et al. GeneMANIA update 2018 // Nucl. Acids Res. 2018. V. 46. № W1. P. W60–W64. https://doi.org/10.1093/nar/gky311
Vaquero-Garcia J., Aicher J.K., Jewell S. et al. RNA splicing analysis using heterogeneous and large RNA-seq datasets // Nat. Communications. 2023. V. 14. № 1. P. 1230. https://doi.org/10.1038/s41467-023-36585-y
Wang Z., Zhao G., Zibrila A.I. et al. Acetylcholine ameliorated hypoxia-induced oxidative stress and apoptosis in trophoblast cells via p38 MAPK/NF-κB pathway // Mol. Hum. Reproduction. 2021. V. 27. № 8. https://doi.org/10.1093/molehr/gaab045
Guo L., Liu M., Duan T. Hydrogen suppresses oxidative stress by inhibiting the p38 MAPK signaling pathway in preeclampsia // Adv. Clin. & Experim. Medicine. 2023. V. 32. № 3. P. 357–367. https://doi.org/10.17219/acem/154623
Zhang J., Liu X., Gao Y. Abnormal H3K27 histone methylation of RASA1 gene leads to unexplained recurrent spontaneous abortion by regulating Ras-MAPK pathway in trophoblast cells // Mol. Biol. Reports. 2021. V. 48. № 6. P. 5109–5119. https://doi.org/10.1007/s11033-021-06507-6
Karumanchi S.A. Angiogenic factors in preeclampsia: from diagnosis to therapy // Hypertension. 2016. V. 67. № 6. P. 1072–1079. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.116.06421
Hiratsuka S., Minowa O., Kuno J. et al. Flt-1 lacking the tyrosine kinase domain is sufficient for normal development and angiogenesis in mice // Proc. Natl Acad. of Sci. USA. 1998. V. 95. № 16. P. 9349–9354. https://doi.org/10.1073/pnas.95.16.9349
Palmer K.R., Kaitu’u-Lino T.U.J., Hastie R. et al. Placental-specific sFLT-1 e15a protein is increased in preeclampsia, antagonizes vascular endothelial growth factor signaling, and has antiangiogenic activity // Hypertension. 2015. V. 66. № 6. P. 1251–1259. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05883
Palmer K. Assessing the circulating placental-specific anti-angiogenic protein sFLT-1 e15a in preeclampsia // Preeclampsia: Methods and Protocols. 2018. P. 27–37. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7498-6_3