Profily spermatu RNA mohou identifikovat nejlepší embrya pro IVF

Vědci zjistili, že malé molekuly RNA ve spermiích mohou držet klíč k výběru nejzdravějších embryí a zlepšení výsledků IVF, což potenciálně transformuje budoucnost léčby plodnosti.

Studie: Malá RNA v spermatu – Paternální příspěvky k vývoji lidských embryí. Obrázek kredit: Rohane Hamilton/Shutterstock.com

Mužský lidský gamet nese haploidní otcovský genom a regulační malou RNA (sRNA) na vajíčko. Zapojení sRNA do oplodnění a embryonálního vývoje je nejasné. Nedávný článek se objevil v Přírodní komunikaceZkoumání příspěvku srny k lidské plodnosti.

Zavedení

S rostoucí mírou neplodnosti není nyní jeden ze šesti párů reprodukčního věku schopen mít děti bez asistované reprodukční technologie (ART). Patří sem postupy jako in vitro oplodnění (IVF), odpovědné za přibližně 12 milionů porodů ročně.

Míra úspěšnosti IVF (živá porod na cyklus) činí asi 30%, hlavně proto, že více než 70% léčebných cyklů má za následek většinou nekvalitní embrya. Příspěvek genetických faktorů souvisejících s spermií k výsledkům IVF zůstává relativně neznámý, což vyvolává současné vyšetřování.

Malé RNA jsou krátké molekuly RNA s délkami v několika stovkách nukleotidů. Podtypy sRNA zahrnují:

• mikroRNA (miRNA), která reguluje tvorbu embryí
• Fragmenty odvozené od tRNA (tsRNA)
• ty odvozené z ribozomální RNA (rsRNA)
• RNA odvozená z mitochondriálních (mitosRNA)
• ti z RNA spojené s ribonukleoproteinem, jako je Y-RNA a malá nukleární RNA.

Tito byli nezávisle analyzováni, aby se prozkoumali jejich roli v úspěchu IVF.

O studii

Studie zahrnovala 69 párů podstupujících IVF od listopadu 2022 do června 2023 v jediném uměleckém centru ve Švédsku Linköping. Střední věk pro muže a ženy byl 34 a 33 let, a střední index tělesné hmotnosti (BMI) byl 27 kg/m2 a 25 kg/m2.

Koncentrace spermií a progresivní motilita jsou dva klíčové parametry indikující kvalitu spermatu. Zde byla medián koncentrace spermií 28 milionů spermií/ml a progresivní motilita byla 50%.

Koncentrace spermií

Při porovnání vzorků spermií s vysokým (> 16 miliony/ml) a nízkými (<16 milionů/ml) spermií bylo zjištěno, že asi 1,9% SRNA je více exprimováno ve skupině s vysokou koncentrací. Naproti tomu 2,1% bylo downregulováno ve srovnání se skupinou s nízkou koncentrací.

MitosRNA tvořila 72% upregulované sRNA. Naproti tomu téměř polovinu (48%) downregulované sRNA byla sRNA spojená s ribonukleoproteinem, zejména Y-RNA.

Upregulovaná mitosRNA pocházela z mitochondriálních genů tRNA. Zejména sRNA MT-TS1-SER1 měla oblast pod křivkou (AUC) 0,89, což ukazuje na jeho schopnost odlišit vysokou od nízké koncentrace spermií. Předchozí studie spojily tyto mitosRNA s snímání živin a metabolickým programováním, ačkoli jejich příčinná role u lidí zůstává zkoumána.

Downregulovaná sRNA mapovala nejvýznamněji na y-RNA s AUC 0,85. Oba jsou proto biomarkery schopné rozlišit vzorky spermií vysokou nebo nízkou koncentrací

Progresivní motilita

Při zkoumání profilů sRNA ve vzorcích spermií s vysokou vs. nízkou progresivní motilitou (≥ 5 milionů progresivně pohyblivých spermií) se polovina odlišně exprimovaných sRNA překrývá s profily spojenými s koncentrací spermií.

Míra hnojení

Další srovnání sRNA bylo provedeno pomocí vzorků, které vykazovaly vysokou a nízkou rychlost oplodnění (≥ 70% vs. <70%). Zde bylo 0,11% sRNA exprimováno při snížených hladinách ve vzorcích s nízkou rychlostí oplodnění, zatímco ostatní vzorky neměly žádnou významnou diferenciální expresi.

SRNA sekvencí spojené s spermií, které předpovídaly nízkou rychlost oplodnění, vše z jedné oblasti genomu. Tyto sekvence však pouze slabě předpovídaly výsledek oplodnění (AUC 0,58) a autoři si však poznamenávají, že před tím, než mohou být tato zjištění použita klinicky více údajů a další validace.

Kvalita embryí

Nakonec byly vzorky spermií kategorizovány jako pravděpodobné, že produkují vysoce kvalitní embrya (≥ 20% vs. <20%). Vysoce kvalitní vzorky byly spojeny s 60 upregulovanými sRNA (0,2%) vs 104 (0,4%) downregulované sRNA.

Nejvíce zastoupeným podtypem byla mikroRNA (miRNA), která předpovídala embryo kvalitnější. Předpokládalo se, že miRNA zacílí na více vývojových procesů zapojených do embryogeneze, vývoje nebo proliferace buněk.

Obzvláště zajímavá byla exprese HSA-LET-7G, s AUC 0,8 po vyloučení jedné odlehlé hodnoty. Předklinické studie prokázaly, že tato rodina genu reguluje růst embryonálního a postnatálního života prostřednictvím inzulínově zprostředkovaných účinků. Studie však poznamenává, že není stanoven příčinný vztah mezi těmito miRNA a kvalitou lidských embryí a jsou zapotřebí další funkční studie.

Naopak, vyšší hladiny 28S rRNA ve spermií byly spojeny s produkcí výrazně méně vysoce kvalitních embryí.

Různá sRNA byla tedy zvýšena nebo snížena pomocí specifických parametrů vzorku spermií a vytvořila jedinečné profily RNA spojené s každým parametrem: koncentrace spermií, oplodnění a kvalita embryí. Zdá se, že miRNA nesená spermatem ovlivňuje vývoj embryí a předpovídá kvalitu embryí silně.

U myší je miRNA přenášená spermií zásadní pro preimplantační embryonální vývoj. Zda to platí také u lidí, zůstává nejasné a k odpovědi na tuto otázku budou nutné funkční studie.

Studie navíc krátce zkoumá, zda profily spermatu sRNA korelovaly s živým narozením, gestačním věkem nebo novorozenci pro gestační věk. Byla pozorována některá asociace, ale tyto výsledky byly předběžné a založené na malém počtu, takže k potvrzení klinické významnosti je zapotřebí dalšího výzkumu.

Autoři uznávají, že oddělení vlivu otcovské sRNA od mateřských faktorů, jako je věk a BMI, je náročné a že pro ověření těchto biomarkerů jsou nezbytné větší kohorty a funkční studie, než budou použity v klinickém prostředí.

Závěry

„SRNA přenášená spermiemi jsou biomarkery pro koncentraci spermií a kvalitu embryí v IVF. Naše práce zdůrazňuje otcovskou roli v úspěchu IVF a založí základ pro novou éru v reprodukční medicíně“

Tyto výsledky by mohly pomoci odlišit vysoko od špatné kvality embryí, potenciálně podporovat nákladovou efektivitu v IVF a snížit počet cyklů potřebných k dosažení požadovaných výsledků. Než však tato zjištění mohou být provedena v rutinní praxi, je však zapotřebí další výzkum a klinická validace.

Stáhněte si kopii PDF hned teď!