cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2021-36-4-62-69cardiotomsk-1286Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL STUDIESПилотное исследование изменения уровня piРНК в плазме и сыворотке крови у женщин на разных сроках физиологической беременностиPilot study of changes in the level of piRNA in plasma and serum in women at different stages of physiological pregnancyhttps://orcid.org/0000-0002-7465-4504ГлотовА. С.GlotovA. S.

 д-р биол. наук, руководитель отдела геномной медицины; заведующий лабораторией биобанкинга и геномной медицины

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7 

 Dr. Sci. (Biol.), Head of the Department of Genomic Medicine; Head of the Laboratory of Biobanking and Genomic Medicine

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

 7, Universitetskaya emb., Saint-Petersburg, 199034, Russian Federation 

anglotov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8520-3445КозюлинаП. Ю.KozyulinaP. Yu.

 биолог; младший научный сотрудник 

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

196608, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Пушкин-8, шоссе Подбельского, 3

 Biologist; Junior Research Scientist

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

3, Podbelsky chausse, Saint-Petersburg, 196608, Russian Federation

polykoz@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6996-8891ВашуковаЕ. С.VashukovaE. S.

 научный сотрудник, лаборатория геномики и биоресурсных коллекций 

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 Research Scientist 

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

vi_lena@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2711-748XИлларионовР. А.IllarionovR. A.

аспирант; специалист, РЦ «Центр Биобанк» Научного парка; младший научный сотрудник, лаборатория геномики и биоресурсных коллекций 

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7 

190013, Российская Федерация, Санкт-Петербург, Московский пр., 26

 Postgraduate Student; Specialist, RC Center Biobank, Science Park; Junior Research Scientist

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

 7, Universitetskaya emb., Saint-Petersburg, 199034, Russian Federation 

26, Moskovsky ave., Saint-Petersburg, 190013, Russian Federation

r.a.illarionov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5515-5363ЮркинаН. О.YurkinaN. O.

 младший научный сотрудник, лаборатория геномики и биоресурсных коллекций

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 Junior Research Scientist 

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

yurkina.natali1002@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4116-0222ПачулияО. В.PachuliaO. V.

врач акушер-гинеколог, научный сотрудник, лаборатория геномики и биоресурсных коллекций

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 Obstetrician-Gynecologist, Research Scientist, Laboratory of Genomics and Bioresource Collection 

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

for.olga.kosyakova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1404-371XБутенкоМ. Г.ButenkoM. G.

 клинический ординатор

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 Clinical Resident 

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

butenkomariabutenko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1664-7103ПостниковаТ. Б.PostnikovaT. B.

 врач акушер-гинеколог, женская консультация; младший научный сотрудник

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

198259, Российская Федерация, Санкт-Петербург, ул. Тамбасова, 21

 Obstetrician-Gynecologist, Antenatal clinic; Junior Research Scientist

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

21, Tambasova str., Saint-Petersburg, 198259, Russian Federation

ptb20@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6542-5953БеспаловаО. Н.BespalovaO. N.

 заместитель директора по научной работе

199034, Российская Федерация, Санкт-Петербург,  Менделеевская линия, 3 

 Dr. Sci. (Med.), Deputy Director for Research 

 3, Mendeleevskaya liniya, Saint Petersburg, 199034, Russian Federation 

sheggerra@mail.ruНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияD. O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and Reproduction; St. Petersburg State UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта% Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологииРоссияD. O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and Reproduction; All-Russia Research Institute for Agricultural MicrobiologyRussian FederationНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. ОттаРоссияD. O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and ReproductionRussian FederationНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта; Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)РоссияD. O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and Reproduction; St. Petersburg State University; St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University)Russian FederationНаучно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта; Родильный дом № 10РоссияD. O. Ott Research Institute for Obstetrics, Gynecology, and Reproduction; Maternity Hospital No. 10Russian Federation2021020120223646269Copyright © Глотов А.С., Козюлина П.Ю., Вашукова Е.С., Илларионов Р.А., Юркина Н.О., Пачулия О.В., Бутенко М.Г., Постникова Т.Б., Беспалова О.Н., 20222022Глотов А.С., Козюлина П.Ю., Вашукова Е.С., Илларионов Р.А., Юркина Н.О., Пачулия О.В., Бутенко М.Г., Постникова Т.Б., Беспалова О.Н.Glotov A.S., Kozyulina P.Y., Vashukova E.S., Illarionov R.A., Yurkina N.O., Pachulia O.V., Butenko M.G., Postnikova T.B., Bespalova O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/1286

Цель: провести исследование изменения уровня piРНК в плазме и сыворотке крови беременных женщин на разных сроках гестации.Материал и методы. Проведено исследование 42 образцов плазмы и сыворотки крови, полученных от 7 женщин с физиологической одноплодной беременностью без акушерско-гинекологической патологии в трех временных точках (первая – 8–13, вторая – 18–25 и третья – 30–35 нед. беременности). Для оценки спектра и уровня piРНК методом NGS проведено полногеномное секвенирование малых РНК. Анализ данных секвенирования осуществлен с использованием веб-программы GeneGlobe Data Analysis Center. Дифференциальная экспрессия оценена с помощью пакета DESeq2 R package.Результаты и обсуждение. Содержание piРНК среди всех малых РНК составило 2,29; 2,61 и 4,16% для плазмы и 7,29; 7,02 и 10,82% – для сыворотки в первом, втором и третьем триместре соответственно. От первого триместра к третьему в плазме крови увеличивается содержание следующих piРНК: piR 000765, piR 020326, piR 019825, piR 020497, piR 015026, piR 001312, piR 017716. Показано, что в сыворотке по сравнению с плазмой значительно больше piR 000765, piR 020326, piR 019825, piR 015026, piR 020497, piR 001312, piR 017716, piR 004153, тогда как в плазме – только одной молекулы – piR 018849.Заключение. Данная пилотная работа создает определенный базис для понимания процессов экспрессии piРНК в плазме и сыворотке беременных женщин и может стать основой для поиска биомаркеров различных осложнений беременности.

Aim. To study changes in the level of piRNA in plasma and serum of pregnant women at different stages of gestation.Material and Methods. A total of 42 samples of plasma and blood serum were obtained from seven women with physiological singleton pregnancy without obstetric and gynecological pathology. The study was carried out at three time points corresponding to 8–13, 18–25, and 30–35 weeks of pregnancy, respectively. To assess the spectrum and levels of piRNA by the NGS method, whole genome sequencing of small RNAs was carried out. Sequencing data analysis was performed using the GeneGlobe Data Analysis Center web application. Differential expression was assessed using the DESeq2 R package.Results and Discussion. The piRNA contents among all small RNAs were 2.29%, 2.61%, and 4.16% in plasma and 7.29%, 7.02%, and 10.82% in serum during the first, second, and third trimesters, respectively. The contents of the following piRNAs increased in blood plasma from the first to the third trimester: piR 000765, piR 020326, piR 019825, piR 020497, piR 015026, piR 001312, and piR 017716. The study showed that the levels of piR 000765, piR 020326, piR 019825, piR 015026, piR 020497, piR 001312, piR 017716, and piR 004153 were significantly higher in serum compared with the corresponding values in plasma whereas the content of only one molecule, piR 018849, was higher in plasma.Conclusion. This pilot work created a basis for understanding the processes of piRNA expression in plasma and serum of pregnant women and can become the foundation for the search for biomarkers of various complications in pregnancy.

piРНКбеременностьплазмасывороткамассовое параллельное секвенированиеpiRNApregnancyplasmaserummassive parallel sequencingисследование проведено при поддержке гранта РНФ № 19-75-20033the study was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 19-75-20033)ReferencesWatson C.N., Belli A., Di Pietro V. Small non-coding RNAs: New class of biomarkers and potential therapeutic targets in neurodegenerative disease. Front. Genet. 2019;10:364. DOI: 10.3389/fgene.2019. 00364.Watson C.N., Belli A., Di Pietro V. Small non-coding RNAs: New class of biomarkers and potential therapeutic targets in neurodegenerative disease. Front. Genet. 2019;10:364. DOI: 10.3389/fgene.2019. 00364.Guarino E., Delli Poggi C., Grieco G.E., Cenci V., Ceccarelli E., Crisci I. et al. Circulating мicroRNAs as biomarkers of gestational diabetes mellitus: Updates and perspectives. Int. J. Endocrinol. 2018;2018:6380463. DOI: 10.1155/2018/6380463.Guarino E., Delli Poggi C., Grieco G.E., Cenci V., Ceccarelli E., Crisci I. et al. Circulating мicroRNAs as biomarkers of gestational diabetes mellitus: Updates and perspectives. Int. J. Endocrinol. 2018;2018:6380463. DOI: 10.1155/2018/6380463.Vashukova E.S., Glotov A.S., Fedotov P.V., Efimova O.A., Pakin V.S., Mozgovaya E.V. et al. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by superimposed preeclampsia on chronic hypertension. Mol. Med. Rep. 2016;14(1):22–32. DOI: 10.3892/mmr.2016.5268.Vashukova E.S., Glotov A.S., Fedotov P.V., Efimova O.A., Pakin V.S., Mozgovaya E.V. et al. Placental microRNA expression in pregnancies complicated by superimposed preeclampsia on chronic hypertension. Mol. Med. Rep. 2016;14(1):22–32. DOI: 10.3892/mmr.2016.5268.Hromadnikova I., Kotlabova K., Ivankova K., Krofta L. First trimester screening of circulating C19MC microRNAs and the evaluation of their potential to predict the onset of preeclampsia and IUGR. PLoS One. 2017;12(2):e0171756. DOI: 10.1371/journal.pone.0171756.Hromadnikova I., Kotlabova K., Ivankova K., Krofta L. First trimester screening of circulating C19MC microRNAs and the evaluation of their potential to predict the onset of preeclampsia and IUGR. PLoS One. 2017;12(2):e0171756. DOI: 10.1371/journal.pone.0171756.Rayford K.J., Cooley A., Rumph J.T., Arun A., Rachakonda G., Villalt F. et al. piRNAs as modulators of disease pathogenesis. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(5):2373. DOI: 10.3390/ijms22052373.Rayford K.J., Cooley A., Rumph J.T., Arun A., Rachakonda G., Villalt F. et al. piRNAs as modulators of disease pathogenesis. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(5):2373. DOI: 10.3390/ijms22052373.Jia S., Zhang Q., Wang Y., Wang Y., Liu D., He Y. et al. PIWI-interacting RNA sequencing profiles in maternal plasma-derived exosomes reveal novel non-invasive prenatal biomarkers for the early diagnosis of nonsyndromic cleft lip and palate. EBioMedicine. 2021;65:103253. DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103253.Jia S., Zhang Q., Wang Y., Wang Y., Liu D., He Y. et al. PIWI-interacting RNA sequencing profiles in maternal plasma-derived exosomes reveal novel non-invasive prenatal biomarkers for the early diagnosis of nonsyndromic cleft lip and palate. EBioMedicine. 2021;65:103253. DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103253.Timofeeva A.V., Chagovets V.V., Drapkina Y.S., Makarova N.P., Kalinina E.A., Sukhikh G.T. Cell-free, embryo-specific sncRNA as a molecular biological bridge between patient fertility and IVF efficiency. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(12):2912. DOI: 10.3390/ijms20122912.Timofeeva A.V., Chagovets V.V., Drapkina Y.S., Makarova N.P., Kalinina E.A., Sukhikh G.T. Cell-free, embryo-specific sncRNA as a molecular biological bridge between patient fertility and IVF efficiency. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(12):2912. DOI: 10.3390/ijms20122912.Жарикова А.А., Миронов А.А. PiРНК: биология и биоинформатика. Молекулярная биология. 2016;50(1):80–88. DOI: 10.7868/S0026898416010225.Zharikova A.A., Mironov A.A. PiRNAs: Biology and bioinformatics. Molecular Biology. 2016;50(1):69–76 (In Russ.). DOI: 10.7868/S0026898416010225.Love M.I., Huber W., Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550. DOI: 10.1186/s13059-014-0550-8.Love M.I., Huber W., Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550. DOI: 10.1186/s13059-014-0550-8.Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: A practical and powerful approach to multiple testing. Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Methodological). 1995;57(1):289–300. DOI: 10.2307/2346101.Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: A practical and powerful approach to multiple testing. Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Methodological). 1995;57(1):289–300. DOI: 10.2307/2346101.Veneziano D., Nigita G., Ferro A. Computational approaches for the analysis of ncRNA through deep sequencing techniques. Front. Bioeng. Biotechnol. 2015;3:77. DOI: 10.3389/fbioe.2015.00077.Veneziano D., Nigita G., Ferro A. Computational approaches for the analysis of ncRNA through deep sequencing techniques. Front. Bioeng. Biotechnol. 2015;3:77. DOI: 10.3389/fbioe.2015.00077.Yang X., Cheng Y., Lu Q., Wei J., Yang H., Gu M. Detection of stably expressed piRNAs in human blood. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015;8(8):13353–13358.Yang X., Cheng Y., Lu Q., Wei J., Yang H., Gu M. Detection of stably expressed piRNAs in human blood. Int. J. Clin. Exp. Med. 2015;8(8):13353–13358.Mompeón A., Ortega-Paz L., Vidal-Gómez X., Costa T.J. Disparate miRNA expression in serum and plasma of patients with acute myocardial infarction: a systematic and paired comparative analysis. Sci. Rep. 2020;10(1):5373. DOI: 10.1038/s41598-020-61507-z.Mompeón A., Ortega-Paz L., Vidal-Gómez X., Costa T.J. Disparate miRNA expression in serum and plasma of patients with acute myocardial infarction: a systematic and paired comparative analysis. Sci. Rep. 2020;10(1):5373. DOI: 10.1038/s41598-020-61507-z.Илларионов Р.А., Косякова О.В., Вашукова Е.С., Юркина Н.О., Баклейчева М.О., Долгова Ю.С. и др. Особенности создания коллекции образцов беременных женщин на разных сроках гестации для поиска ранних биомаркеров преждевременных родов. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(6):2708. DOI: 10.15829/1728-8800-2020-2708.Illarionov R.A., Kosyakova O.V., Vashukova E.S., Yurkina N.O., Bakleicheva M.O., Dolgova Yu.S. et al. Collection of samples from women at diff erent stages of pregnancy to search for early biomarkers of preterm birth. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):2708 (In Russ.). DOI: 10.15829/1728-8800-2020-2708.Krishnan P., Ghosh S., Wang B., Heyns M., Li D., Mackey J.R. et al. Genome-wide profi ling of transfer RNAs and their role as novel prognostic markers for breast cancer. Sci. Rep. 2016;6:32843. DOI: 10.1038/srep32843.Krishnan P., Ghosh S., Wang B., Heyns M., Li D., Mackey J.R. et al. Genome-wide profi ling of transfer RNAs and their role as novel prognostic markers for breast cancer. Sci. Rep. 2016;6:32843. DOI: 10.1038/srep32843.Wang A., Liu J., Zhuang X., Yu S., Zhu S., Liu Y. et al. Identifi cation and comparison of piRNA expression profi les of exosomes derived from human stem cells from the apical papilla and bone marrow mesenchymal stem cells. Stem Cells Dev. 2020;29(8):511–520. DOI: 10.1089/scd.2019.0277.Wang A., Liu J., Zhuang X., Yu S., Zhu S., Liu Y. et al. Identifi cation and comparison of piRNA expression profi les of exosomes derived from human stem cells from the apical papilla and bone marrow mesenchymal stem cells. Stem Cells Dev. 2020;29(8):511–520. DOI: 10.1089/scd.2019.0277.El-Mogy M., Lam B., Haj-Ahmad T.A., McGowan S., Yu D., Nosal L. et al. Diversity and signature of small RNA in diff erent bodily fl uids using next generation sequencing. BMC Genomics. 2018;19(1):408. DOI: 10.1186/s12864-018-4785-8.El-Mogy M., Lam B., Haj-Ahmad T.A., McGowan S., Yu D., Nosal L. et al. Diversity and signature of small RNA in diff erent bodily fl uids using next generation sequencing. BMC Genomics. 2018;19(1):408. DOI: 10.1186/s12864-018-4785-8.Yuan T., Huang X., Woodcock M., Du M., Dittmar R., Wang Y. et al. Plasma extracellular RNA profi les in healthy and cancer patients. Sci. Rep. 2016;6:19413. DOI: 10.1038/srep19413.Yuan T., Huang X., Woodcock M., Du M., Dittmar R., Wang Y. et al. Plasma extracellular RNA profi les in healthy and cancer patients. Sci. Rep. 2016;6:19413. DOI: 10.1038/srep19413.Singh K.P., Maremanda K.P., Li D., Rahman I. Exosomal microRNAs are novel circulating biomarkers in cigarette, waterpipe smokers, E-cigarette users and dual smokers. BMC Med. Genomics. 2020;13(1):128. DOI: 10.1186/s12920-020-00748-3.Singh K.P., Maremanda K.P., Li D., Rahman I. Exosomal microRNAs are novel circulating biomarkers in cigarette, waterpipe smokers, E-cigarette users and dual smokers. BMC Med. Genomics. 2020;13(1):128. DOI: 10.1186/s12920-020-00748-3.Timofeeva A., Drapkina Y., Fedorov I., Chagovets V., Makarova N., Shamina M. et al. Small noncoding RNA signatures for determining the developmental potential of an embryo at the morula stage. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(24):9399. DOI: 10.3390/ijms21249399.Timofeeva A., Drapkina Y., Fedorov I., Chagovets V., Makarova N., Shamina M. et al. Small noncoding RNA signatures for determining the developmental potential of an embryo at the morula stage. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(24):9399. DOI: 10.3390/ijms21249399.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.