Малые РНК в сперматозоидах влияют на успех оплодотворения

Ежегодно в мире при помощи экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) на свет появляется около 12 млн детей. При этом доля успешных процедур — примерно 30%, поэтому многие пары выполняют ЭКО повторно, иногда десятки раз До сих пор до конца не изучены факторы, влияющие на успех ЭКО — как женские, так и мужские, причем о последних вообще мало что известно. Например, доказано, что при оплодотворении ооцит человека получает не только геном отца, но и малые РНК (sRNA), доставляемые сперматозоидом. Среди них могут быть микроРНК, в том числе известные как регуляторы эмбриогенеза, а также фрагменты транспортных, рибосомных РНК, митохондриальные РНК, piРНК, а также РНК, ассоциированные с рибонуклеопротеинами, такие как Y-РНК и малая ядрышковая РНК.

Шведские ученые из Линчёпингского университета под руководством профессора Аниты Эст проанализировали малые РНК спермы, чтобы найти возможные ассоциации с концентрацией и подвижностью сперматозоидов, процентом успешных оплодотворений, качеством эмбриона и в конечном счете с исходом ЭКО. Для этого исследовали дифференциальную экспрессию генов малых РНК в образцах, отличавшихся по каждому из показателей.

В исследовании участвовало 69 пар, проходивших ЭКО в центре репродуктивной медицины при клинике университета с 18 ноября 2022 года по 8 июня 2023 года. Средний возраст мужчин составил 34 года, а их средний индекс массы тела — 27 (то есть был несколько выше нормы). Средний возраст женщин — 33 года, средний ИМТ — 25. Всего было собрано 70 образцов спермы, так как одна пара прошла две процедуры ЭКО. Из 70 процедур 65 завершились успешным оплодотворением и 28 — рождением ребенка.

В образцах с высокой концентрацией сперматозоидов (более 16 млн/мл) идентифицировали 563 генов малых РНК, которые экспрессировались активнее, чем в образцах с низкой концентрацией. Среди них 72% были митохондриального происхождения. Экспрессия 640 генов малых РНК, напротив, была снижена; среди них 48% составляли малые РНК, ассоциированные с рибонуклеопротеинами. Наиболее значимыми оказались три гена митохондриальных тРНК, среди них лидировал MT-TS1-Ser1. Среди генов с подавленной экспрессией самыми значимыми были Y-РНК (RNY1, RNY3 и RNY4).

Аналогичное исследование провели для образцов с высокой и низкой подвижностью сперматозоидов. Интересно, что наборы дифференциально экспрессированных генов в образцах с высокой концентрацией и высокой подвижностью в значительной мере пересекались. Иначе говоря, определенные изменения экспрессии коррелировали с двумя ключевыми показателями качества спермы.

Затем сравнили экспрессию малых РНК в образцах спермы с высокими (более 70%) и низкими (менее 70%) показателями оплодотворения. В первой группе была понижена экспрессия 34 малых РНК, значительные доли которых составляли piРНК и фрагменты транспортных РНК. Интересно, что все они происходили из одного геномного локуса. Тем не менее ни одна из них не продемонстрировала значимой ассоциации с высокой фертильностью.

При сравнении спермы по качеству полученных эмбрионов оказалось, что в «высококачественной» сперме экспрессия 60 малых РНК повышена (среди них преобладали микроРНК), а 104 — понижена (преобладали фрагменты рибосомных РНК). Наиболее статистически значимыми оказались три малых интерферирующих РНК: hsa-let-7g, hsa-miR-30d и hsa-miR-320b/a. Анализ с помощью Gene Ontology (GO) показал, что они, возможно, задействованы в эмбриогенезе, развитии и пролиферации клеток. По мнению авторов, let-7g и mir-30d могут стать биомаркерами, позволяющих оценивать перспективу получения высококачественных эмбрионов при ЭКО. Известно, что семейство микроРНК let-7 играют ключевую роль в различных аспектах эмбриогенеза.

Ранее те же авторы показали, что на профиль митохондриальных РНК в сперме воздействует питание мужчины, и это, в свою очередь, влияет на качество спермы. Митохондриальный геном эмбрион наследует от матери (исключения крайне редки). Однако новое исследование говорит о том, что отцовские митохондриальные РНК, полученные через сперму, могут регулировать активность митохондриальных генов и программировать метаболизм в развивающемся эмбрионе. Так или иначе, высокие уровни РНК митохондриального происхождения в сперме коррелировали с концентрацией сперматозоидов, но не с частотой оплодотворения и качеством эмбрионов. Можно предположить, что при проведении ЭКО они не особенно важны, но при оплодотворении in vivo имеют функциональное значение.

Авторы отмечают, что в этой работе не учитывалось влияние женских факторов на исход ЭКО, безусловно, значительное. Тем не менее удалось выявить ассоциации между качеством эмбрионов и малыми РНК спермы, и не которые из них могут быть использованы в качестве биомаркеров для прогнозирования исхода ЭКО.

Заморозка эмбрионов не влияет на метаболический профиль ребенка