Полнотранскриптомный анализ событий альтернативного сплайсинга РНК при выраженной и умеренной формах задержки роста плода

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.

1. Bendix I., Miller S.L., Winterhager E. Causes and consequences of intrauterine growth restriction. Frontiers in endocrinology. 2020;11:205. https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00205

2. Westby A., Miller L. Fetal growth restriction before and after birth. American family physician. 2021;104(5):486–492.

3. Albrecht E.D., Pepe G.J. Regulation of uterine spiral artery remodeling: a review. Reproductive Sciences. 2020;27(10):1932–1942. https://doi.org/10.1007/s43032-020-00212-8

4. Liu Q., Fang L., Wu C. Alternative splicing and isoforms: from mechanisms to diseases. Genes. 2022;13(3):401. https://doi.org/10.3390/genes13030401

5. Fair B., Buen Abad Najar C.F., Zhao J., Lozano S., Reilly A., Mossian G. et al. Global impact of unproductive splicing on human gene expression. Nature genetics. 2024;56(9):1851–1861. https://doi.org/10.1038/s41588-024-01872-x

6. Robson S.C., Simpson H., Ball E., Lyall F., Bulmer J.N. Punch biopsy of the human placental bed. American journal of obstetrics and gynecology. 2002;187(5):1349–1355. https://doi.org/10.1067/mob.2002.126866

7. Бабовская А.А., Трифонова Е.А., Сереброва В.Н., Сваровская М.Г., Зарубин А.А., Жилякова О.В. и др. Протокол полнотранскриптомного анализа децидуальных клеток плаценты. Молекулярная биология. 2022;56(2):325–333. https://doi.org/10.31857/S0026898422020045

8. Vaquero-Garcia J., Barrera A., Gazzara M.R., Gonzalez-Vallinas J., Lahens N.F., Hogenesch J.B. et al. A new view of transcriptome complexity and regulation through the lens of local splicing variations. eLife. 2016;5:e11752. https://doi.org/10.7554/eLife.11752

9. Kitagawa N., Washio T., Kosugi S., Yamashita T., Higashi K., Yanagawa H. et al. Computational analysis suggests that alternative first exons are involved in tissue-specific transcription in rice (Oryza sativa). Bioinformatics. 2005;21(9):1758–1763. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bti253

10. Ridley A.J., Rho G.T. Pase signalling in cell migration. Current opinion in cell biology. 2015;36:103–112. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2015.08.005

11. Hart B., Morgan E., Alejandro E.U. Nutrient sensor signaling pathways and cellular stress in fetal growth restriction. Journal of molecular endocrinology. 2019;62(2):R155–R165. https://doi.org/10.1530/jme-180059

12. Fujimaki A., Watanabe K., Mori T., Kimura C., Shinohara K., Wakatsuki A. Placental oxidative DNA damage and its repair in preeclamptic women with fetal growth restriction. Placenta. 2011;32(5):367–372. https://doi.org/10.1016/j.placenta.2011.02.004

13. Доброхотова Ю.Э., Луценко Н.Н., Зимина О.А. Невынашивание беременности. Роль генов репарации ДНК. Акушерство и гинекология. 2015;(9):5–13. https://journals.eco-vector.com/0300-9092/article/view/247467

14. Aashaq S., Batool A., Mir S.A., Beigh M A., Andrabi K.I., Shah Z.A. TGF-β Signaling: A Recap of SMAD-independent and SMAD-dependent Pathways. Journal of cellular physiology. 2022;237(1):59–85. https://doi.org/10.1002/jcp.30529

15. Mihu C.M., Suşman S., Rus Ciucă D., Mihu D., Costin N. Aspects of placental morphogenesis and angiogenesis. Rom. J. Morphol. Embryol. 2009;50(4):549–557. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19942949/ (11.11.2025).

16. Погорелова Т.Н., Крукиер И.И., Гунько В.О., Никашина А.А., Палиева Н.В. Роль нарушения белково-липидного состава плазматических мембран плаценты и модификации мембранотранспортных процессов в развитии осложненной беременности. Проблемы репродукции. 2017;23(5):42–47. https://doi.org/10.17116/repro201723542-47

17. Paul N., Maiti K., Sultana Z., Fisher J.J., Zhang H., Cole N. et al. Human placenta releases extracellular vesicles carrying corticotrophin releasing hormone mRNA into the maternal blood. Placenta. 2024;146:71–78. https://doi.org/10.1016/j.placenta.2024.01.004

18. Lawrence R.E., Zoncu R. The lysosome as a cellular centre for signalling, metabolism and quality control. Nature cell biology. 2019;21(2):133–142. https://doi.org/10.1038/s41556-018-0244-7

19. Hung T.H., Chen S.F., Lo L.M., Li M.J., Yeh Y.L., Hsieh T.S.T.A. Increased autophagy in placentas of intrauterine growth-restricted pregnancies. PloS one. 2012;7(7):e40957. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040957

20. Wanders R.J., Baes M., Ribeiro D., Ferdinandusse S., Waterham H.R. The physiological functions of human peroxisomes. Physiological reviews. 2023;103(1):957–1024. https://doi.org/10.1152/physrev.00051.2021