Исследователи НИУ ВШЭ предложили более точный метод лабораторного моделирования гипоксии при преэклампсии и выявили молекулярные маркеры кислородного голодания тканей плаценты. Работа опубликована в журнале Placenta (18+).
Преэклампсия — тяжелое осложнение беременности, развивающееся в 2–8% случаев и остающееся одной из ведущих причин материнской и младенческой смертности. Поскольку напрямую изучать плаценту сложно, ученые воспроизводят патологические процессы в клеточных моделях. Гипоксия считается ключевым механизмом заболевания. Биологи факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ воссоздали ее в модели "плацента-на-чипе" и сопоставили результаты с данными пациенток с ранней и поздней формой преэклампсии.
На первом этапе авторы проанализировали РНК-секвенирование единичных клеток плацент женщин с нормальной беременностью и с преэклампсией. Выяснилось, что при ранней форме болезни признаки гипоксии выражены наиболее ярко, причем сильнее всего страдают клетки вневорсинчатого трофобласта, отвечающие за перестройку сосудов матки. Исследователи выделили девять генов, активность которых стабильно повышалась во всех типах клеток при патологии, получив таким образом молекулярный стандарт преэклампсии.
Затем ученые проверили, насколько точно этот стандарт воспроизводится в лабораторных условиях. Сравнивались два способа индукции гипоксии в клеточной линии BeWo b30. Традиционный метод с хлоридом кобальта вызывал множество неспецифичных изменений в клетке. Альтернативный подход с применением производного оксихинолина оказался значительно точнее — он запускал более специфический и физиологически близкий ответ, воспроизводя молекулярную картину преэклампсии практически без искажений.
Полученные результаты важны для более точной и своевременной диагностики заболевания, а также для разработки эффективных методов лечения. Новый метод моделирования позволяет получать более достоверные данные при тестировании потенциальных терапевтических средств, что ускоряет поиск подходов к терапии этого опасного осложнения беременности.
"Мы хотели проверить, насколько лабораторная модель вообще похожа на настоящую преэклампсию. Это очень важно, поскольку мы не можем постоянно брать образцы плаценты у беременных, не можем экспериментировать на пациентках, да и вообще плацента — уникальный, сложный и очень изменчивый орган. Мы показали, что широко используемая модель с хлоридом кобальта не всегда адекватно отражает процессы, происходящие в плаценте при преэклампсии. В ряде случаев она даже давала противоположные изменения активности ключевых генов", — рассказал главный автор статьи, заведующий Лабораторией молекулярной физиологии НИУ ВШЭ Евгений Князев
Сравнение данных секвенирования и клеточной модели на чипе подтвердило ключевую роль гипоксии — именно она запускает изменения при ранней преэклампсии. Ученые смогли выявить возможные молекулярные факторы, участвующие в этом процессе. Особый интерес вызвали гены EBI3 и COL17A1, которые впервые были выявлены как универсальные маркеры плацентарного стресса. Кроме того, ученые обнаружили связанные с гипоксией микроРНК miR-27a-5p и miR-193b-5p, а также несколько изоформ, то есть нестандартных форм, молекулы микроРНК.
"Мы впервые провели такой подробный сопоставительный анализ реальных образцов пациенток и лабораторных моделей, благодаря чему получили "молекулярный отпечаток" ранней преэклампсии. Именно изменения в генах EBI3 и COL17A1, а также в некоторых молекулах микроРНК четко свидетельствуют о нарушениях в плаценте и могут рассматриваться как молекулярные маркеры заболевания", — рассказал Евгений Князев.
По мнению авторов, результаты работы могут быть полезны для разработки методов ранней диагностики преэклампсии, а более точная клеточная модель с использованием производных оксихинолина поможет надежнее выявлять новые биомаркеры заболевания и потенциальные терапевтические мишени.