Экзогенная микроРНК из пищи матери способна проходить через плаценту и регулировать экспрессию генов плода

Исследовательская группа под руководством Чен-Ю Чжана (Chen-Yu Zhang) из Нанкинского Университета (Nanjing University, Китай) продемонстрировала, что малые некодирующие РНК, содержащиеся в пище, потребляемой беременной женщиной, могут проникнуть через плаценту и регулировать экспрессию генов плода. Результаты исследования опубликованы в журнале Protein & Cell.

МикроРНК представляют собой один из видов некодирующей РНК длиной приблизительно 22 нуклеотида, которая присоединяется к таргетным информационным РНК с целью ингибирования синтеза белка. Результаты предыдущих исследований этой научной группы показали, что микроРНК растений способны проникать в кровь и ткани хозяина во время приема пищи. Экзогенная микроРНК, полученная из пищи, абсорбируется, упаковывается в микропузырьки, а затем секретируется в кровь клетками желудочно-кишечного тракта животных. Экзогенная микроРНК, проникнувшая в организм хозяина из пищи, может регулировать течение физиологических процессов в организме хозяина путем регуляции «таргетных» генов хозяина. Чтобы подтвердить новую концепцию, ученые продемонстрировали, что микроРНК растений MIR2911, в большом количестве содержащаяся в жимолости, таргетно воздействует на вирусы гриппа А, включая H1N1, H5N1 и H7N9. Употребление в пищу супа из жимолости может предотвратить развитие инфекции, вызванной вирусом гриппа А, и снизить смертность среди мышей, вызванную вирусом H5N1.

В новой статье ученые описывают еще один результат исследования: экзогенные микроРНК растений и искусственные синтетические малые интерферирующие РНК (миРНК) могут передаваться через плаценту и непосредственно регулировать экспрессию генов у плода. Во-первых, экзогенная микроРНК растений была обнаружена в пуповинной крови человека, амниотической жидкости, а также небольшое количество микроРНК растений было выявлено в эмбрионах животных. Когда беременных мышей-самок кормили супом из жимолости (экзогенные микроРНК растений содержались в физиологической концентрации в пище), значительная концентрация MIR2911 растений была обнаружена в печени плода. Кроме того, добавление в пищу беременных мышей-самок миРНК синтетического альфа-фетопротеина (АФП, который экспрессируется только в печени плода) значительно снизило концентрацию мРНК АФП и концентрацию белка. Ученые также продемонстрировали, что малые РНК, переносимые микропузырьками, способны проникать через плаценту.

Это исследование имеет большое значение из-за следующих причин:

1) В нем впервые было продемонстрировано, что малые РНК могут проникать через плаценту млекопитающих и напрямую регулировать генную экспрессию у плода и, следовательно, способны влиять на его развитие. Известно, что плацента является жизненно важным органом, от которого зависят выживание и рост плода. Это формирует взаимодействие между внутренней средой матери и плода, способствуя газообмену, обмену питательных веществ и продуктов жизнедеятельности, а также играет роль барьера между иммунной системой матери и плодом. «Классическое представление заключается в том, что нуклеиновая кислота не способна проникнуть через плаценту млекопитающих, в то время как мы продемонстрировали, что малые РНК в микропузырьках способны проникнуть через плаценту», – говорит Чжан. Полученные данные важны для понимания функции плаценты, а также материнской и фетальной окружающей среды.

2) Экзогенные малые РНК в пище влияют не только на состояние беременной женщины, но и на развитие плода. Рацион питания матери окажет влияние на плод или даже определит состояние здоровья плода после рождения. Диетические склонности или нездоровые пищевые привычки повлияют на здоровье плода, нарушив баланс трансплацентарной микроРНК, и даже могут вызвать развитие заболевания у плода во взрослом возрасте.

3) Полученные данные также показывают, что материнские малые некодирующие РНК участвуют в эпигенетической регуляции у плода во время беременности. Таким образом, патологическое состояние матери может привести к возникновению аномального эндогенного профиля микроРНК как таково, что также повлияет на здоровье плода.

«Это – первое исследование, в котором изучалась трансплацентарная передача малых некодирующих РНК», – говорит профессор Яли Ху (Yali Hu), эксперт отделения акушерства и гинекологии из Nanjing Drum Tower Hospital (Китай). «Это исследование предлагает новую терапевтическую стратегию лечения болезней плода в утробе матери. Поскольку искусственные синтетические миРНК могут транспортироваться через плаценту, мы можем попытаться использовать генную терапию для лечения заболеваний плода, управляя питанием матери», – говорит Ху.

По материалам Nanjing University School of Life Sciences

Оригинальная статья:
Jing Li, Yujing Zhang, Dameng Li, Yuchen Liu, Danping Chu, Xiaohong Jiang, Dongxia Hou, Ke Zen, Chen-Yu Zhang. Small non-coding RNAs transfer through mammalian placenta and directly regulate fetal gene expression. Protein & Cell, 2015; DOI: 10.1007/s13238-015-0156-2