Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах ВРТ
Цель исследования. Изучение профиля малых некодирующих РНК (microRNA и piwiRNA) в культуральной среде эмбриона на 4-е сутки культивирования для идентификации потенциальных биомаркеров качества эмбриона.Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т.
Материалы и методы. Применен метод глубокого секвенирования для идентификации спектра малых некодирующих РНК (мнРНК), присутствующих в полости бластоцисты и в культуральной среде эмбриона, количественная оценка которых в 48 образцах культуральной среды эмбрионов, перенесенных в полость матки, была проведена методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в реальном времени.
Результаты. С помощью дискриминантного анализа методом частных наименьших квадратов (PLS-DA)
был проанализирован вклад шести мнРНК в определение качества эмбриона, характеризуемый значением параметра важности переменной в проекции (variable importance in projection - VIP). В результате анализа было выявлено, что наибольший вклад имеют четыре мнРНК: piR020401 (VIP=1,46027), let-7c-5p (VIP=1,17416), let-7b-5p (VIP=0,994657), let-7i-5p (VIP=0,942665), а наименьший: miR-143-5р (VIP=0,623108) и miR-92a-3p (VIP=0,471951). Методом ранговой корреляции по Спирмену выявлена статистически значимая корреляция между уровнем экспрессии мнРНК (hsa-let-7b-5p, hsa-let-7c-5p, hsa-piR020401) в среде культивирования и качеством переносимого в полость матки эмбриона. Использование непараметрического критерия Манна—Уитни выявило статистически значимые отличия уровня экспрессии piR020401 и miR-92a-3p в среде культивирования эмбрионов, формирующих группы по морфофункциональным параметрам.
Заключение: мнРНК (let-7c-5p, let-7b-5p, piR020401), обнаруженные в культуральной среде, статистически значимо коррелируют с морфофункциональными характеристиками эмбриона на 4 сутки после оплодотворения, среди которых наибольший вклад в определение качества эмбриона вносит piR020401. Уровень экспрессии miR-92a-3p и piR020401 в культуральной среде зависит от стадии развития эмбриона, дифференцируя стадию морулы и бластоцисты. Учитывая, что отставание в скорости развития эмбриона к пятым суткам культивирования не всегда предопределяло отсутствие имплантации эмбриона в матку, ориентироваться исключительно на морфологические параметры эмбриона при выборе кандидата на перенос в полость матки нецелесообразно, а рекомендуется дополнительно оценивать профиль экспрессии let-7c-5p, let-7b-5p, miR-92a-3p, piR020401 на 4 сутки культивирования эмбриона. Таким образом, полученные данные позволяют оптимизировать выбор эмбриона и проведение программы вспомогательных репродуктивных технологий.
Ключевые слова
мнРНК
piwiRNA
microRNA
культуральная среда
эмбрионы
ВРТ
беременность
имплантация
качество эмбриона
ЭКО
Список литературы
- Сухих Г.Т., Назаренко Т.А., ред. Бесплодный брак. Современные подходы к диагностике и лечению. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2010 518c. .
- Корсак В.С., Смирнова А.А., Шурыгина О.В. ВРТ в России. Отчет за 2013 год. Регистр ВРТ. СПб.: Российская Ассоциация Репродукции Человека; 2015: 26-9.
- Gardner D.K., Balaban B. Assessment of human embryo development using morpho-logical criteria in an era of time-lapse, algorithms and ‘OMICS’: is looking good still important? Mol. Hum. Reprod. 2016; 22(10): 704-18.
- Rocha J.C., Passalia F., Matos F.D., Maserati M.P. Jr., Alves M.F., Almeida T.G. et al. Methods for assessing the quality of mammalian embryos: How far we are from the gold standard? JBRA Assist. Reprod. 2016; 20(3): 150-8.
- Кулакова Е.В., Калинина Е.А., Трофимов Д.Ю., Макарова Н.П., Хечумян Л.Р., Дударова А.Х. Вспомогательные репродуктивные технологии у супружеских пар с высоким риском генетических нарушений. Преимплантационный генетический скрининг. Акушерство и гинекология. 2017; 8: 21-7.
- Драпкина Ю.С., Тимофеева А.В., Чаговец В.В., Кононихин А.С., Франкевич В.Е., Калинина Е.А. Применение омиксных технологий в решении проблем репродуктивной медицины. Акушерство и гинекология. 2018; 9: 24-32.
- Kropp J., Salih S., Khatib H. Expression of microRNAs in bovine and human pre-implantation embryo culture media. Front. Genet. 2014; 5: 91.
- Gilchrist G., Tscherner A., Nalpathamkalam T., Merico D., LaMarre J. MicroRNA expression during bovine oocyte maturation and fertilization. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17(3): 396.
- Houwing S., Kamminga L., Berezikov E., Cronembold D., Girard A., Elst H. et al. A role for Piwi and piRNAs in germ cell maintenance and transposon silencing in Zebrafish. Cell. 2007; 129(1): 69-82.
- Rosenbluth E., Shelton D., Sparks A., Devor E., Christenson L., Van Voorhis B. MicroRNA expression in the human blastocyst. Fertil. Steril. 2013; 99(3): 855-61. e3.
- Roth L.W., McCallie B., Alvero R., Schoolcraft W.B., Minjarez D., Katz-Jaffe M. Altered microRNA and gene expression in the follicular fluid of women with polycystic ovary syndrome. J. Assist. Reprod. Genet. 2014; 31(3): 355-62.
- Capalbo A., Ubaldi F.M., Cimadomo D., Noli L., Khalaf Y., Farcomeni A. et al. MicroRNAs in spent blastocyst culture medium are derived from trophectoderm cells and can be explored for human embryo reproductive competence assessment. Fertil. Steril. 2016; 105(1): 225-35. e1-3.
- Liang J., Wang S., Wang Z. Role of microRNAs in embryo implantation. Reprod Biol. Endocrinol. 2017; 15(1): 90.
- R Core Team. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing; 2018. Available at: https://www.R-project.org/ и программу RStudio
- RStudio Team. RStudio: Integrated development for R. RStudio. Boston, MA: RStudio Inc.; 2016. Available at: http://www.rstudio.com/
- Wold S., Sjöström M., Eriksson L. PLS-regression: a basic tool of chemometrics. Chemometr. Intell. Lab. Syst. 2001; 58(2): 109-30.
- Ruiz-Alonso M., Blesa D., Díaz-Gimeno P., Gómez E., Fernández-Sánchez M., Carranza F. et al. The endometrial receptivity array for diagnosis and personalized embryo transfer as a treatment for patients with repeated implantation failure. Fertil. Steril. 2013; 100(3): 818-24.
- Altmäe S., Koel M., Võsa U., Adler P., Suhorutšenko M., Laisk-Podar T. et al. Meta-signature of human endometrial receptivity: a meta-analysis and validation study of transcriptomic biomarkers. Sci. Rep. 2017; 7(1): 10077.
- Practice Committee of the American Society for Reproductive Medicine. Performing the embryo transfer: a guideline. 2013.
- Evans J., Hannan N.J., Edgell T.A., Vollenhoven B.J., Lutjen P.J., Osianlis T. et al. Fresh versus frozen embryo transfer: backing clinical decisions with scientific and clinical evidence. Hum. Reprod. Update. 2014; 20(6): 808-21.
- Roque M., Valle M., Guimarães F., Sampaio M., Geber S. Freeze-all policy: fresh vs. frozen-thawed embryo transfer. Fertil. Steril. 2015; 103(5): 1190-3.
- Bashiri A., Halper K.I., Orvieto R. Recurrent implantation failure-update overview on etiology, diagnosis, treatment and future directions. Reprod. Biol. Endocrinol. 2018; 16(1): 121.
- Смольникова В.Ю., Калинина Е.А., Краснощока О.Е, Донников А.Е., Бурменская О.В., Трофимов Д.Ю., Сухих Г.Т. Возможности неинвазивной оценки состояния ооцита и эмбриона при проведении программ ВРТ по профилю экспрессии мРНК факторов роста в фолликулярной жидкости. Акушерство и гинекология. 2014; 9: 36-43.
Поступила 20.01.2019
Принята в печать 22.02.2019
Об авторах / Для корреспонденции
Тимофеева Анжелика Владимировна, к.б.н., заведующая лабораторией прикладной транскриптомики отдела системной биологии в репродукцииФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Телефон: +7(495) 438-13-41 E-mail: avtimofeeva28@gmail.com
Калинина Елена Анатольевна, д.м.н., доцент, заведующая отделением вспомогательных репродуктивных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Телефон: +7(495) 438-13-41. E-mail: e_kalinina@oparina4.ru
Драпкина Юлия Сергеевна, аспирант отделения вспомогательных репродуктивных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Телефон: +79169500745 E-mail: julia.drapkina@gmail.com
Чаговец Виталий Викторович, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории протеомики и метаболомики репродукции человека отдела системной биологии в репродукции ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Телефон: 8 (926) 562-65-90. E-mail: vvchagovets@gmail.com
Макарова Наталия Петровна. — к.б.н., старший эмбриолог отделения вспомогательных репродуктивных технологий в лечении бесплодия
им. профессора Б.В. Леонова ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: + 7(495) 438-13-41. E-mail: npmakarova@gmail.com
Сухих Геннадий Тихонович - д.м.н., профессор, академик РАН, директор ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: +7(495) 438-18-00 E-mail: gtsukhih@mail.ru
Для цитирования: Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т. Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2019;6:79-86.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.6.79-86
Также по теме
