Длина теломер в трофэктодерме и внутренней клеточной массе бластоцист человека: сравнительный анализ и оценка влияющих на нее факторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Изучение длины теломер и влияющих на нее факторов в раннем эмбриональном развитии человека имеет как фундаментальное, так и прикладное значение.

Цель — сравнительная оценка длины теломер в компартментах бластоцист человека, а также анализ ассоциации длины теломер с качеством бластоцист, наличием у них генетического дисбаланса и возрастом пациенток, от которых получены бластоцисты.

Материалы и методы. Исследование проведено на образцах трофэктодермы и внутренней клеточной массы 41 бластоцисты человека, у 26 из которых был выявлен генетический дисбаланс при проведении преимплантационного генетического тестирования и верификации его результатов. Из образцов готовили микроскопические препараты. Теломеры выявляли в интерфазных ядрах методом количественной флуоресцентной гибридизации in situ (quantitative fluorescence in situ hybridization, Q-FISH).

Результаты. В трофэктодерме теломеры оказались длиннее, чем во внутренней клеточной массе, при этом длина теломер в обоих компартментах варьировала от бластоцисты к бластоцисте. Длина теломер не различалась между бластоцистами с генетическим дисбалансом и без такового как в трофэктодерме, так и во внутренней клеточной массе. Отмечена тенденция к уменьшению длины теломер в компартментах бластоцист с увеличением возраста пациенток, от которых получены бластоцисты, однако статистически достоверной корреляции не установлено. Длина теломер во внутренней клеточной массе, но не в трофэктодерме бластоцист ассоциирована с их качеством на основании оценки по Гарднеру: для бластоцист среднего качества характерны более длинные теломеры, чем для бластоцист высокого качества.

Выводы. Длинные теломеры в трофэктодерме могут быть необходимы для имплантации и дальнейшей плацентации. Длину теломер можно рассматривать как один из модификаторов эффекта аномалий кариотипа и других негативных факторов: наследование эмбрионом длинных теломер, по всей видимости, дает ему преимущество в развитии даже при наличии генетического дисбаланса или морфологических нарушений. При этом имплантация является важным периодом негативной селекции эмбрионов с «неудачными» сочетаниями длины теломер, кариотипа и морфологии.

Об авторах

Андрей Владимирович Тихонов

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Автор, ответственный за переписку.
Email: tixonov5790@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2557-6642
SPIN-код: 3170-2629

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Алексеевна Ефимова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: efimova_o82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4495-0983
SPIN-код: 6959-5014

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Игоревич Крапивин

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: krapivin-mihail@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1693-5973
SPIN-код: 4989-1932
Россия, Санкт-Петербург

Ольга Викторовна Малышева

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: omal99@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8626-5071
SPIN-код: 1740-2691

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Евгения Михайловна Комарова

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: evgmkomarova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9988-9879
SPIN-код: 1056-7821

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Арина Вячеславовна Голубева

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: AlikovaAV1504@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1613-222X
SPIN-код: 4610-3686
Россия, Санкт-Петербург

Анна Андреевна Пендина

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Email: pendina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9182-9188
SPIN-код: 3123-2133

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Schoeftner S., Blasco M.A. Developmentally regulated transcription of mammalian telomeres by DNA-dependent RNA polymerase II // Nat Cell Biol. 2008. Vol. 10, N 2. P. 228–236. doi: 10.1038/ncb1685
  2. Schmutz I., de Lange T. Shelterin // Curr Biol. 2016. Vol. 26, N 10. P. R397–R399. doi: 10.1016/j.cub.2016.01.056
  3. Smith E.M., Pendlebury D.F., Nandakumar J. Structural biology of telomeres and telomerase // Cell Mol Life Sci. 2020. Vol. 77, N 1. P. 61–79. doi: 10.1007/s00018-019-03369-x
  4. Olovnikov A.M. A theory of marginotomy: the incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon // J Theor Biol. 1973. Vol. 41, N 1. P. 181–190. doi: 10.1016/0022-5193(73)90198-7
  5. Barnes R.P., Fouquerel E., Opresko P.L. The impact of oxidative DNA damage and stress on telomere homeostasis // Mech Ageing Dev. 2019. Vol. 177. P. 37–45. doi: 10.1016/j.mad.2018.03.013
  6. Lustig A., Shterev I., Geyer S., et al. Long term effects of radiation exposure on telomere lengths of leukocytes and its associated biomarkers among atomic-bomb survivors // Oncotarget. 2016. Vol. 7, N 26. P. 38988–38998. doi: 10.18632/oncotarget.8801
  7. de Souza M.R., Kahl V.F.S., Rohr P., et al. Shorter telomere length and DNA hypermethylation in peripheral blood cells of coal workers // Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2018. Vol. 836 (Part B). P. 36–41. doi: 10.1016/j.mrgentox.2018.03.009
  8. Cesare A.J., Hayashi M.T., Crabbe L., Karlseder J. The telomere deprotection response is functionally distinct from the genomic DNA damage response // Mol Cell. 2013. Vol. 51, N 2. P. 141–155. doi: 10.1016/j.molcel.2013.06.006
  9. Cohen S.B., Graham M.E., Lovrecz G.O., et al. Protein composition of catalytically active human telomerase from immortal cells // Science. 2007. Vol. 315, N 5820. P. 1850–1853. doi: 10.1126/science.1138596
  10. Dunham M.A., Neumann A.A., Fasching C.L., Reddel R.R. Telomere maintenance by recombination in human cells // Nat Genet. 2000. Vol. 26, N 4. P. 447–450. doi: 10.1038/82586
  11. Heidinger B.J., Blount J.D., Boner W., et al. Telomere length in early life predicts lifespan // PNAS USA. 2012. Vol. 109, N 5. P. 1743–1748. doi: 10.1073/pnas.1113306109
  12. Ye Q., Apsley A.T., Etzel L., et al. Telomere length and chronological age across the human lifespan: A systematic review and meta-analysis of 414 study samples including 743,019 individuals // Ageing Res Rev. 2023. Vol. 90. ID102031. doi: 10.1016/j.arr.2023.102031
  13. Bau D.-T., Lippman S.M., Xu E., et al. Short telomere lengths in peripheral blood leukocytes are associated with an increased risk of oral premalignant lesion and oral squamous cell carcinoma // Cancer. 2013. Vol. 119, N 24. P. 4277–4283. doi: 10.1002/cncr.28367
  14. Jang J.S., Choi Y.Y., Lee W.K., et al. Telomere length and the risk of lung cancer // Cancer Sci. 2008. Vol. 99, N 7. P. 1385–1389. doi: 10.1111/j.1349-7006.2008.00831.x
  15. Qin Q., Sun J., Yin J., et al. Telomere length in peripheral blood leukocytes is associated with risk of colorectal cancer in Chinese population // PLoS One. 2014. Vol. 9, N 2. ID e88135. doi: 10.1371/journal.pone.0088135
  16. Berneau S.C., Shackleton J., Nevin C., et al. Associations of sperm telomere length with semen parameters, clinical outcomes and lifestyle factors in human normozoospermic samples // Andrology. 2020. Vol. 8, N 3. P. 583–593. doi: 10.1111/andr.12734
  17. Hanson B.M., Tao X., Zhan Y., et al. Shorter telomere length of white blood cells is associated with higher rates of aneuploidy among infertile women undergoing in vitro fertilization // Fertil Steril. 2021. Vol. 115, N 4. P. 957–965. doi: 10.1016/j.fertnstert.2020.09.164
  18. Шиленкова Ю.В., Пендина А.А., Федорова Е.М., и др. Особенности реализации репродуктивной функции у носителей транслокаций хромосом // Журнал акушерства и женских болезней. 2022. Т. 71, № 5. C. 85–96. EDN: YOTDWW doi: 10.17816/JOWD109329
  19. ESHRE Guideline Group on Good Practice in IVF Labs, De los Santos M.J., Apter S., et al. Revised guidelines for good practice in IVF laboratories (2015) // Hum Reprod. 2016. Vol. 31, N 4. P. 685–686. doi: 10.1093/humrep/dew016
  20. Pendina A.A., Krapivin M.I., Efimova O.A., et al. Telomere length in metaphase chromosomes of human triploid zygotes // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, N 11. ID 5579. doi: 10.3390/ijms22115579
  21. Gardner D.K., Schoolcraft W.B. In vitro culture of human blastocysts. В кн.: Towards reproductive certainty: Fertility and genetics beyond / R. Jansen, D. Mortimer, editors. Camforth, UK: Parthenon Publishing, 1999. P. 378–388.
  22. Pendina A.A., Efimova O.A., Fedorova I.D., et al. DNA methylation patterns of metaphase chromosomes in human preimplantation embryos // Cytogenet Genome Res. 2011. Vol. 132, N 1–2. P. 1–7. doi: 10.1159/000318673
  23. Efimova O.A., Pendina A.A., Tikhonov A.V., et al. Chromosome hydroxymethylation patterns in human zygotes and cleavage-stage embryos // Reproduction. 2015. Vol. 149, N 3. P. 223–33. doi: 10.1530/REP-14-0343
  24. Tikhonov A.V., Krapivin M.I., Malysheva O.V., et al. Re-Examination of PGT-A detected genetic pathology in compartments of human blastocysts: A series of 23 cases // J Clin Med. 2024. Vol. 13, N 11. ID 3289. doi: 10.3390/jcm13113289
  25. Efimova O.A., Pendina A.A., Tikhonov A.V., et al. Genome-wide 5-hydroxymethylcytosine patterns in human spermatogenesis are associated with semen quality // Oncotarget. 2017. Vol. 8, N 51. P. 88294–88307. doi: 10.18632/oncotarget.18331
  26. Liehr T., Weise A. Background. В кн.: Fluorescence in situ hybridization (FISH) / T. Liehr, editor. Springer, Berlin, Heidelberg, 2017. P. 337–346. doi: 10.1007/978-3-662-52959-1_1
  27. Canela A., Vera E., Klatt P., Blasco M.A. High-throughput telomere length quantification by FISH and its application to human population studies // PNAS USA. 2007. Vol. 104, N 13. P. 5300–5305. doi: 10.1073/pnas.0609367104
  28. Ourliac-Garnier I., Londoño-Vallejo A. Telomere length analysis by quantitative fluorescent in situ hybridization (Q-FISH). В кн.: Telomeres and telomerase. Methods in molecular biology. Vol. 1587 / Z. Songyang, editor. New York: Humana Press, 2017. P. 29–39. doi: 10.1007/978-1-4939-6892-3_3
  29. Iqbal K., Kues W.A., Baulain U., et al. Species-specific telomere length differences between blastocyst cell compartments and ectopic telomere extension in early bovine embryos by human telomerase reverse transcriptase // Biol Reprod. 2011. Vol. 84, N 4. P. 723–733. doi: 10.1095/biolreprod.110.087205
  30. Varela E., Schneider R.P., Ortega S., Blasco M.A. Different telomere-length dynamics at the inner cell mass versus established embryonic stem (ES) cells // PNAS USA. 2011. Vol. 108, N 37. P. 15207–15212. doi: 10.1073/pnas.1105414108
  31. Kar M., Ghosh D., Sengupta J. Histochemical and morphological examination of proliferation and apoptosis in human first trimester villous trophoblast // Hum Reprod. 2007. Vol. 22, N 11. P. 2814–2823. doi: 10.1093/humrep/dem284
  32. Liu L., Bailey S., Okuka M., et al. Telomere lengthening early in development // Nat Cell Biol. 2007. Vol. 9. P. 1436–1441. doi: 10.1038/ncb1664
  33. Wright D.L., Jones E.L., Mayer J.F., et al. Characterization of telomerase activity in the human oocyte and preimplantation embryo // Mol Hum Reprod. 2001. Vol. 7, N 10. P. 947–955. doi: 10.1093/molehr/7.10.947
  34. Polettini J., da Silva M.G. Telomere-Related disorders in fetal membranes associated with birth and adverse pregnancy outcomes // Front Physiol. 2020. Vol. 11. ID 561771. doi: 10.3389/fphys.2020.561771
  35. Kyo S., Takakura M., Tanaka M., et al. Expression of telomerase activity in human chorion // Biochem Biophys Res Commun. 1997. Vol. 241, N 2. P. 498–503. doi: 10.1006/bbrc.1997.7767
  36. Chen R.J., Chu C.T., Huang S.C., et al. Telomerase activity in gestational trophoblastic disease and placental tissue from early and late human pregnancies // Hum Reprod. 2002. Vol. 17, N 2. P. 463–468. doi: 10.1093/humrep/17.2.463
  37. Colatto B.N., de Souza I.F., Schinke L.A.A., et al. Telomere length and telomerase activity in foetal membranes from term and spontaneous preterm births // Reprod Sci. 2020. Vol. 27, N 1. P. 411–417. doi: 10.1007/s43032–019–00054-z
  38. Nishi H., Yahata N., Ohyashiki K., et al. Comparison of telomerase activity in normal chorionic villi to trophoblastic diseases // Int J Oncol. 1998. Vol. 12, N 1. P. 81–85. doi: 10.3892/ijo.12.1.81
  39. Treff N.R., Su J., Taylor D., Scott R.T. Jr. Telomere DNA deficiency is associated with development of human embryonic aneuploidy // PLoS Genet. 2011. Vol. 7, N 6. ID e1002161. doi: 10.1371/journal.pgen.1002161
  40. Mania A., Mantzouratou A., Delhanty J.D.A., et al. Telomere length in human blastocysts // Reprod Biomed Online. 2014. Vol. 28, N 5. P. 624–637. doi: 10.1016/j.rbmo.2013.12.010
  41. Wang F., McCulloh D.H., Chan K., et al. The landscape of telomere length and telomerase in human embryos at blastocyst stage // Genes (Basel). 2023. Vol. 14, N 6. ID 1200. doi: 10.3390/genes14061200
  42. Turner K., Lynch C., Rouse H., et al. Direct single-cell analysis of human polar bodies and cleavage-stage embryos reveals no evidence of the telomere theory of reproductive ageing in relation to aneuploidy generation // Cells. 2019. Vol. 8, N 2. ID 163. doi: 10.3390/cells8020163
  43. Keefe D.L. Telomeres and genomic instability during early development // Eur J Med Genet. 2020. Vol. 63, N 2. ID 103638. doi: 10.1016/j.ejmg.2019.03.002
  44. Anifandis G., Samara M., Simopoulou M., et al. Insights into the role of telomeres in human embryological parameters. Opinions regarding IVF // J Dev Biol. 2021. Vol. 9, N 4. ID 49. doi: 10.3390/jdb9040049
  45. Epel E.S. Can childhood adversity affect telomeres of the next generation? Possible mechanisms, implications, and next-generation research // Am J Psychiatry. 2020. Vol. 177, N 1. P. 7–9. doi: 10.1176/appi.ajp.2019.19111161
  46. Turner S., Wong H.P., Rai J., Hartshorne G.M. Telomere lengths in human oocytes, cleavage stage embryos and blastocysts // Mol Hum Reprod. 2010. Vol. 16, N 9. P. 685–694. doi: 10.1093/molehr/gaq048
  47. Krapivin M.I., Tikhonov A.V., Efimova O.A., et al. Telomere length in chromosomally normal and abnormal miscarriages and ongoing pregnancies and its association with 5-hydroxymethylcytosine patterns // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, N 12. ID 6622. doi: 10.3390/ijms22126622
  48. Huleyuk N., Tkach I., Zastavna D., Tyrka M. Can telomere shortening be the main indicator of non-viable fetus elimination? // Mol Cytogenet. 2018. Vol. 11. ID 11. doi: 10.1186/s13039-018-0361-9
  49. Vaziri H., Schächter F., Uchida I., et al. Loss of telomeric DNA during aging of normal and trisomy 21 human lymphocytes // Am J Hum Genet. 1993. Vol. 52, N 4. P. 661–667.
  50. Bhaumik P., Bhattacharya M., Ghosh P., et al. Telomere length analysis in Down syndrome birth // Mech Ageing Dev. 2017. Vol. 164. P. 20–26. doi: 10.1016/j.mad.2017.03.006
  51. Spivak I., Tkachuk N., Zhekalov A., Dolinina T. Role of genotype in maintaining telomere length at prolonged psychological stress. В кн.: Professional сulture of the specialist of the future, vol. 51. European proceedings of social and behavioural sciences / V. Chernyavskaya, H. Kuße, editors. Future Academy, 2018. P. 515–527. doi: 10.15405/epsbs.2018.12.02.56
  52. Garrett-Bakelman F.E., Darshi M., Green S.J., et al. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight // Science. 2019. Vol. 364, N 6436. ID eaau8650. doi: 10.1126/science.aau8650

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Интерфазные ядра трофэктодермы (а) и внутренней клеточной массы (b) бластоцисты человека после выявления теломер методом Q-FISH с использованием теломерных ДНК-зондов (желтый) и окрашивания DAPI (синий)

Скачать (150KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средние относительные длины теломер в трофэктодерме и внутренней клеточной массе 41 бластоцисты человека

Скачать (167KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Отсутствие взаимосвязи длины теломер в трофэктодерме (ТЭ) (a) и внутренней клеточной массе (ВКМ) (b) бластоцист человека с возрастом пациентки, от которой получены бластоцисты. Статистически значимая корреляция отсутствует (непараметрический тест Спирмена)

Скачать (103KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение относительной длины теломер между бластоцистами высокого и среднего качества. Длина теломер не отличается в трофэктодерме (a), однако во внутренней клеточной массе (b) бластоцист среднего качества теломеры длиннее, чем у бластоцист высокого качества

Скачать (164KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».