Прогнозирование наступления бластуляции у отстающих в развитии эмбрионов по профилю экспрессии малых некодирующих РНК

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2020-05-07

Ю.С. Драпкина, А.В. Тимофеева, кандидат биологических наук, В.В. Чаговец, кандидат физико-математических наук, Н.П. Макарова, доктор медицинских наук, А.М. Фролова, Е.А. Калинина, доктор медицинских наук, профессор ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Российская Федерация, 117997, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4 E-mail: julia.drapkina@gmail.com

Введение. Успешное эмбриональное развитие сразу после оплодотворения зависит от координированной реализации программ по уничтожению материнских матричных РНК (мРНК) и активации транскрипции эмбрионального генома на этапе материнско-зиготического перехода (МЗП), ключевыми регуляторами которого являются малые некодирующие РНК (мнкРНК) – микроРНК и пивиРНК. Данные молекулы могут быть определены в культуральной среде эмбриона и использованы в качестве маркера качества эмбриона, его способности к бластуляции, а также имплантационного потенциала. Цель исследования. Проанализировать способность эмбриона, отстающего в развитии на 1 сутки, к бластуляции в зависимости от уровня экспрессии микроРНК и пивиРНК в среде его культивирования. Методы. Применен метод с обратной транскрипцией (полимеразной цепной реакцией) для количественного анализа микроРНК и пивиРНК в 22 образцах культуральной среды на 4-е сутки после оплодотворения эмбриона, отстающего в развитии и находящегося на стадии 8 клеток. Разделение образцов на 3 группы выполнено в соответствии с морфофункциональной характеристикой эмбриона на 6-е сутки: 1-я – бластоцисты среднего/отличного качества (1 – 4АА, 1 – 4ВВ, 1 – 6ВВ, 1 – 3АА, 1 – 3ВВ), 2-я – бластоцисты плохого качества (3 – 4СС, 4 – 3СС, 1 – 2СС, 1 – 3ВС и 1 – 4СВ) и 3-я – эмбрионы, которые дегенерировали (7). Результаты. Культуральная среда эмбриона с последующей деградацией или превращением в бластоцисту плохого качества содержит практически одинаковое количество микроРНК let-7i-5p, но в среде культивирования эмбриона, способного достичь стадии бластоцисты среднего/отличного качества, содержание let-7i-5p было статистически достоверно выше. В среде культивирования эмбрионов, превратившихся в бластоцисту среднего/отличного качества, также статистически достоверно повышен уровень экспрессии микроРНК let-7b-5p и пивиРНК piR020401 по сравнению со средой культивирования эмбрионов, которые дегенерировали или превратились в бластоцисту плохого качества. Заключение. Полученные данные подтверждают, что содержание микроРНК let-7b-5p, микроРНК let-7i-5p и пивиРНК piR020401 в культуральной среде эмбриона является показателем качества и потенциала развития эмбриона, и оценка уровня экспрессии данных молекул может быть использована в диагностических и прогностических целях при отборе наиболее качественного эмбриона.
Ключевые слова: 
микроРНК, беременность

Список литературы: 
  1. Gardner D., 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. https://doi.org/10.1093/molehr/gaw057
  2. Blake D., Farquhar C., Johnson N., Proctor M. Cleavage stage versus blastocyst stage embryo transfer in assisted reproductive technology. Cochrane Database Syst. Rev. 2016; 30 (6): CD002118. https://doi.org/10.1002/14651858.CD002118.pub5
  3. Papanikolaou E., Kolibianakis E., Tournaye H., Venetis C., Fatemi H., Tarlatzis B., Devroey P. Live birth rates after transfer of equal number of blastocysts or cleavage-stage embryos in IVF. A systematic review and meta-analysis. Hum. Reprod. 2008; 23 (1): 91–9. https://doi.org/10.1093/humrep/dem339
  4. Kang S., Lee S., Jeong H., Yoon S., Koh M., Lim J., and Lee S. Clinical outcomes of elective single morula embryo transfer versus elective single blastocyst embryo transfer in IVF-ET. J. Assist. Reprod. Genet. 2012; 29 (5): 423–8. https://doi.org/10.1007/s10815-012-9736-8
  5. De Vos A., Van Landuyt L., Santos-Ribeiro S., Camus M., Van de Velde H., Tournaye H., Verheyen G. Cumulative live birth rates after fresh and vitrified cleavage-stage versus blastocyst-stage embryo transfer in the first treatment cycle. Hum. Reprod. 2016; 31 (11): 2442–9. https://doi.org/10.1093/humrep/dew219
  6. Haas J., Meriano J., Bassil R., Barzilay E., Zilberberg E., Casper R. Developmental potential of slow-developing embryos: day-5 morulae compared with day-5 cavitating morulae. Fertil. Steril. 2019; 111 (1): 105–11. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2018.08.053.
  7. 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 [Timofeeva A.V., Kalinina E.A., Drapkina Yu.S., Chagovec V.V., Makarova N.P., Suhih G.T. Embryo quality assessment with the help of small non-coding RNAs in embryo culture medium during IVF programme. Akusherstvo i ginekologiya. 2019; 6: 79–86. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.6.79-86]
  8. 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. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.9.24-32 [Drapkina Yu.S., Timofeeva A.V., Chagovec V.V., Kononihin A.S., Frankevich V.E., Kalinina E.A. OMICS technology in reproductive medicine. Akusherstvo i ginekologiya. 2018; 9: 24–32. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.9.24-32]
  9. Chua J., Armugam A., Jeyaseelan K. MicroRNAs: biogenesis, function and applications. Curr. Opin. Mol. Ther. 2009; 11 (2): 189–99.
  10. Timofeeva A., Chagovets V., Drapkina Y., Makarova N., Kalinina E., Sukhikh G. Cell-Free, Embryo-Specific sncRNA as a Molecular Biological Bridge between Patient Fertility and IVF Efficiency. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20 (12). https://doi.org/10.3390/ijms20122912
  11. Siomi M., Sato K., Pezic D., Aravin A. PIWI-interacting small RNAs: the vanguard of genome defence. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2011; 12 (4): 246–58. https://doi.org/10.1038/nrm3089
  12. Giraldez A., Mishima Y., Rihel J., Grocock R., Van Dongen S., Inoue K., Enright A., Schier A. Zebrafish MiR-430 promotes deadenylation and clearance of maternal mRNAs. Science. 2006; 312 (5770): 75–9. https://doi.org/10.1126/science.1122689
  13. Svoboda P., Flemr M. The role of miRNAs and endogenous siRNAs in maternal-to-zygotic reprogramming and the establishment of pluripotency. EMBO Rep. 2010; 11 (8): 590–7. https://doi.org/10.1038/embor.2010.102
  14. Han B., Wang W., Li C., Weng Z., Zamore P. PiRNA-guided transposon cleavage initiates Zucchini-dependent, phased piRNA production. Science. 2015; 6236: 817–21. https://doi.org/10.1126/science.aaa1264
  15. Liying Y., Mingyu Y., Hongshan G., Lu Y., Jun W., Rong L., Ping L., Ying L., Xiaoying Z., Jie Y., Jin H., Ming L., Xinglong W., Lu W., Kaiqin L., Ruiqiang L., Jie Q., Fuchou T. Single-cell RNA-Seq profiling of human preimplantation embryos and embryonic stem cells. Nat. Struct. Mol. Biol. 2013; 20 (9): 1131–9. https://doi.org/10.1038/nsmb.2660.
  16. Alpha Scientists in Reproductive Medicine and ESHRE Special Interest Group of Embryology. The Istanbul consensus workshop on embryo assessment: proceedings of an expert meeting. Hum. Reprod. 2011; 26 (6): 1270–83. https://doi.org/10.1093/humrep/der037.
  17. R Core Team. A language and environment for statistical computing. Sci. Rep. 2017; 7: 17598. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16810-7
  18. RStudio Team. RStudio: Integrated Development for R. RStudio, Inc., Boston, MA URL. http://www.rstudio.com/
  19. Schier A. The Maternal-Zygotic Transition: Death and Birth of RNAs. Science. 2007; 316 (5823): 406–7. https://doi.org/10.1126/science.1140693
  20. Yuan S., Schuster A., Tang C., Yu T. Ortogero N., Bao J., Zheng H., Yan W. Sperm-borne miRNAs and endo-siRNAs are important for fertilization and preimplantation embryonic development. Development. 2016; 143 (4): 635–47. https://doi.org/10.1242/dev.131755