Placental transcriptome in normal and complicated pregnancies

Abstract

Käesolev doktoritöö keskendus platsenta transkriptoomi uurimisele RNA-Seq meetodiga, et paremini mõista raseduskomplikatsioone. Uurimus oli oma aja suurim omataoline, hõlmates nii normaalsete raseduste kui ka erinevate komplikatsioonidega (sh preeklampsia, gestatsioonidiabeet, väikese ja suure sünnikaaluga rasedused) platsentaproove kõigist kolmest trimestrist. Töö käigus tehti mitu olulist avastust. Esiteks selgus, et RNA kvaliteet mõjutab oluliselt uurimistulemusi – isegi väikesed erinevused RNA terviklikkuses võivad põhjustada märkimisväärseid erinevusi geeniekspressiooni mõõtmistes. See teadmine on kriitilise tähtsusega tulevaste uuringute kavandamisel, kuna RNA kvaliteedi erinevused võivad varjutada tegelikke bioloogilisi erinevusi uuritavate gruppide vahel. Teiseks leiti, et preeklampsiaga raseduste puhul on platsenta geeniekspressiooni profiil selgelt erinev normaalsest, kinnitades haiguse platsentaarset päritolu. Märgati ka olulist sarnasust erinevate raseduskomplikatsioonide geeniprofiilide vahel, eriti preeklampsia ja väikese sünnikaaluga raseduste puhul, mis viitab nende seisundite võimalikule ühisele tekkemehhanismile. Korduva raseduse katkemise uurimisel täheldati ulatuslikke muutusi platsenta transkriptoomis, mis viitasid raseduse katkemise protsessile. Geenide analüüs näitas, et proovide võtmise ajaks oli platsenta kude juba rakusurma ja raseduse katkestamise rajal, mistõttu ei suudetud tuvastada katkemise täpset algpõhjust. Lõpuks uuriti ka geenide vanemlikku päritolu ning leiti, et vaid väike osa (12.1%) uuritud geenidest näitas selget vanema-spetsiifilist ekspressiooni. Need geenid olid kas platsentaspetsiifilised või ekspresseerusid lisaks platsentale ainult neerupealistes. Lisaks tuvastati 14 geeni, mille puhul 65–90% RNA-seq lugemistest pärines ühest vanemalleelist. Uurimistöö tulemused annavad olulise panuse raseduskomplikatsioonide molekulaarsete mehhanismide mõistmisse ning loovad aluse edasisteks uuringuteks selles valdkonnas

This doctoral thesis focused on studying the placental transcriptome using the RNA-Seq method to understand pregnancy complications better. The study was the largest of its kind at the time, including placenta samples from all three trimesters of both normal pregnancies and those with various complications (including preeclampsia, gestational diabetes, low and high birth weight pregnancies). Several important discoveries were made during the work. First, it became clear that RNA quality significantly impacts research results—even small differences in RNA integrity can lead to significant differences in gene expression measurements. This knowledge is critical for the design of future studies, as differences in RNA quality may obscure actual biological differences between study groups. Second, placental gene expression profiles for preeclamptic pregnancies were distinctly different from normal, confirming the placental origin of the disease. Also, a significant overlap between the gene profiles of various pregnancy complications was noted. This was especially dominant for preeclampsia and low birth weight groups, suggesting a possible common mechanism of origin for these conditions. In the study of recurrent pregnancy loss, extensive changes in the placental transcriptome, indicative of the miscarriage process, were observed. Gene analysis showed that the placental tissue was already on the path to cell death and pregnancy termination by the time the samples were taken, so the exact root cause of the termination could not be identified. Finally, the parental origin of the genes was also investigated, and it was found that only a small part (12.1%) of the studied genes showed a clear parent-specific expression. These genes were either placenta-specific or expressed only in the adrenal gland in addition to the placenta. In addition, 14 genes were identified, of which 65–90% of RNA-seq reads originated from a single parental allele. The research results make an important contribution to understanding the molecular mechanisms of pregnancy complications and lay the foundation for further research in this field.