Трифонова Екатерина Александровна канд. мед. наук, старший научный сотрудник, лаборатория эволюционной генетики, НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Ekaterina A. Trifonova - Cand. Sci. (Med.), Senior Research Scientist, Laboratory of Evolutionary Genetics., Research Institute of Medical Genetics of Tomsk NRMC.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Гавриленко Мария Михайловна младший научный сотрудник, лаборатория геномной идентификации и лаборатория эволюционной генетики, НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Maria M. Gavrilenko - Junior Research Scientist, Laboratory of Genomic Identification and the Laboratory of Evolutionary Genetics, Research Institute of Medical Genetics of Tomsk NRMC.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Бабовская Анастасия Александровна - канд. мед. наук, младший научный сотрудник, лаборатория геномной идентификации и лаборатория эволюционной генетики, НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Anastasia A. Babovskaya - Cand. Sci. (Med.), Junior Research Scientist, Laboratory of Genomic Identification and the Laboratory of Evolutionary Genetics, Research Institute of Medical Genetics of Tomsk NRMC.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Ижойкина Екатерина Владимировна - врач-акушер-гинеколог, Областной перинатальный центр им. И.Д. Евтушенко.
634063, Томск, ул. И. Черных, 96/1
Ekaterina V. Izhoykina - Obstetrician-Gynecologist, Regional Perinatal Center named after I.D. Evtushenko.
96/1 I. Chernykh Street, Tomsk, 634063
Зарубин Алексей Андреевич - канд. мед. наук, младший научный сотрудник, лаборатория популяционной генетики НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Alexey A. Zarubin - Cand. Sci. (Med.), Junior Research Scientist, Laboratory of Population Genetics, Research Institute of Medical Genetics of Tomsk NRMC.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Сваровская Мария Геннадьевна - канд. биол. наук, научный сотрудник, лаборатория эволюционной генетики, НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Maria G. Swarovskaja - Cand. Sci. (Biol.), Research Scientist, Laboratory of Evolutionary Genetics, Research Institute of Medical Genetics of Tomsk NRMC.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Степанов Вадим Анатольевич - д-р биол. наук, академик РАН, директор Томского НИМЦ.
634050, Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10
Vadim A. Stepanov - Dr. Sci. (Biol.), Academician of the Russian Academy of Sciences, Director of the Tomsk National Research Medical Center.
10 Ushayka River Embankment, Tomsk, 634050
Обоснование. Задержка роста плода (ЗРП) остается одной из ведущих причин перинатальной заболеваемости, а также серьезным фактором риска неблагоприятных исходов для здоровья ребенка в долгосрочной перспективе, включая повышенную вероятность неврологических, метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний. Несмотря на высокий интерес к этой проблеме, молекулярные механизмы, лежащие в основе ЗРП, изучены недостаточно. Особенно мало данных о роли посттранскрипционной регуляции, в частности альтернативного сплайсинга (АС), в развитии этого заболевания, хотя именно этот процесс детерминирует разнообразие изоформ РНК и широту диапазона функциональных свойств клеток, определяя способности адаптироваться к патологическим воздействиям и степень подверженности к заболеваниям, включая акушерские патологии.
Цель исследования: характеристика профилей АС децидуальных клеток (ДК) плаценты, определяющих тяжесть течения ЗРП.
Материал и методы. Исследование выполнено на образцах плацентарной ткани пациенток с умеренной и выраженной формами ЗРП. Осуществлен полнотранскриптомный анализ ДК плаценты, которые были получены с использованием технологии лазерной микродиссекции препаратов тонких окрашенных срезов. Полнотранскриптомное секвенирование рибонуклеиновой кислоты (РНК) выполнено с использованием SMARTer Stranded Total RNA-Seq kit v2 («Takara BIO»). Анализ событий АС проведен с помощью пакета «MAJIQ» в операционной системе Linux. Для оценки вероятности дифференциальных событий применялись стандартные параметры MAJIQ, включая порог значимости p < 0,05 и минимальное изменение индекса сплайсинга |ΔPSI| > 0,20 между группами, что соответствует рекомендациям разработчиков алгоритма для выявления биологически значимых событий.
Результаты. В изученных выборках было обнаружено 13 688 событий АС в 4 002 генах, экспрессирующихся в ДК. Более 52% событий являются идентичными для обеих групп. Как среди аннотированных, так и de novo событий при выраженной форме ЗРП выявлено статистически значимое снижение частоты альтернативного первого экзона (χ2 = 8,48; p = 0,004; χ2 = 6,15; p = 0,014 соответственно). Альтернативно сплайсированные гены, специфичные для выраженной ЗРП, вовлечены в следующие биологические процессы: каталитическая активность, действующая на нуклеиновые кислоты (pFDR = 0,020); регуляция активности ГТФаз (pFDR = 0,021); регуляция активности нуклеозидтрифосфатазы (pFDR = 0,021) и активность пептидной N-ацетилтрансферазы (pFDR = 0,028). При сравнении групп с умеренной и выраженной ЗРП идентифицированы 84 дифференциально сплайсированных гена (0,200 < deltaPSI < 0,648; p < 0,05), статистически значимо ассоциированных с такими биологическими и сигнальными путями, как различные виды репарации ДНК, сигнальный путь лиганд-управляемых ионных каналов, везикулярный транспорт к плазматической мембране, регуляция метаболизма мРНК, организация пероксисом, организация лизосом, морфогенез, сигнальный путь SMAD, метаболизм серы и АТФ-зависимое ремоделирование хроматина.
Заключение. Полученные данные указывают на существование определенного набора молекулярных изменений на уровне АС, характерных для ЗРП независимо от степени ее тяжести. Паттерны АС, специфичные для выраженной ЗРП, ассоциированы с нарушением базовых регуляторных систем клетки. Результаты функциональной аннотации дифференциально сплайсированных генов свидетельствуют о влиянии АС на посттранскрипционный контроль, клеточную архитектуру и межклеточные сигнальные взаимодействия при выраженной ЗРП.
Background. Fetal growth retardation (FGR) remains one of the leading causes of perinatal morbidity and a major risk factor for longterm adverse health outcomes in children, including an increased likelihood of neurological, metabolic, and cardiovascular disorders. Despite extensive research interest, the molecular mechanisms underlying FGR are still insufficiently understood. In particular, little is known about the role of post-transcriptional regulation in the development of this condition. Alternative splicing is of special interest. It determines transcriptome diversity and expands the functional capacities of cells. Through this mechanism, cells gain the ability to adapt to pathological stimuli. At the same time, it influences their susceptibility to disease, including obstetric complications.
Aim: To characterize alternative splicing profiles in placental decidual cells (DCs) that determine the severity of fetal growth retardation. Material and Methods. The study was conducted on placental tissue samples from patients with moderate and severe forms of FGR. Whole-transcriptome analysis was performed on decidual cells isolated by laser microdissection from stained thin tissue sections. Whole-genome ribonucleic acid (RNA) sequencing was performed using the SMARTer Stranded Total RNA-Seq kit v2 (Takara BIO). Alternative splicing events were analyzed with the MAJIQ package under a Linux operating system.
Results. In the analyzed samples, 13,688 alternative splicing (AS) events were detected across 4,002 genes expressed in decidual cells. More than 52% of these events were identical between both groups. In severe FGR, both annotated and de novo events demonstrated a statistically significant decrease in the frequency of the alternative first exon (χ2 = 8.48, p = 0.004; χ2 = 6.15, p = 0.014, respectively). The alternatively spliced genes specific to severe FGR were involved in the following biological processes: catalytic activity acting on nucleic acids (pFDR = 0.020), regulation of GTPase activity (pFDR = 0.021), regulation of nucleoside triphosphatase activity (pFDR = 0.021), and peptide N-acetyltransferase activity (pFDR = 0.028). Comparison of the moderate and severe FGR groups identified 84 differentially spliced genes (0.200 < deltaPSI < 0.648; p < 0.05). These genes were significantly associated with biological and signaling pathways including multiple types of DNA repair, the ligand-gated ion channel pathway, vesicular transport to the plasma membrane, regulation of mRNA metabolism, peroxisome organization, lysosome organization, morphogenesis, the SMAD signaling pathway, sulfur metabolism, and ATP-dependent chromatin remodeling.
Conclusion. The data indicate a specific set of AS-related molecular changes characteristic of FGR, regardless of its severity. AS patterns unique to severe FGR are associated with disruptions of fundamental cellular regulatory systems. Functional annotation of differentially spliced genes suggests that AS affects post-transcriptional control, cellular architecture, and intercellular signaling interactions in severe FGR.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.