Атлас клеток выявил сходства между беременностью лошади и человека
Новое исследование позволило впервые получить высокодетальную молекулярную картину эндометрия лошади — внутренней оболочки матки — до и после имплантации эмбриона. Этот клеточный атлас выявил ключевые сходства в иммунных клетках на ранних сроках беременности у человека и лошади, что стало неожиданностью из-за сильно различающегося строения плацент.
В отличие от большинства млекопитающих, имплантация эмбриона у лошади отложена и происходит примерно через 40 дней после оплодотворения яйцеклетки.
«Факторы, регулирующую эту позднюю имплантацию у кобыл, и являются ли они уникальными для лошадей, остаются плохо изученными», — сказала Мэнди де Местре, профессор ветеринарной медицины Корнеллского колледжа и директор Института здоровья животных Бейкера.
Де Местре — старший автор статьи «Одноклеточный атлас беременного эндометрия лошади до и после имплантации», опубликованной в журнале Biology of Reproduction.
Чтобы понять молекулярные пути, активируемые во время беременности лошади, команда использовала секвенирование РНК единичных клеток (single-cell RNA sequencing) для характеристики транскриптома (библиотеки экспрессируемых молекул РНК) почти 97 000 отдельных клеток эндометрия до и после имплантации. Этот подход позволил идентифицировать 40 различных групп клеток, создав атлас того, какие гены экспрессируются или не экспрессируются в каждой отдельной клетке.
Это выявило несколько новых иммунных субпопуляций, активных при имплантации, и позволило напрямую сравнить каждый тип клеток с присутствующими на ранних сроках беременности человека.
«Имплантация сопровождается ремоделированием и сложными клеточными взаимодействиями с участием эпителиальных, стромальных и иммунных клеток, а также желез и кровеносных сосудов», — сказала де Местре. «Молекулы, регулирующие этот процесс, были не определены, и у нас была уникальная возможность понять ключевые события ранней беременности лошади».
Данные исследования были скомпилированы в детальный атлас беременности лошади, что позволит в будущем изучать, какие гены могут работать неправильно во время выкидыша или других проблем с фертильностью.
Атлас выявил неожиданные результаты, включая обилие клеток, известных как эндометриальные натуральные киллеры (eNK), на протяжении всей имплантации.
«Это было для нас неожиданностью, поскольку eNK-клетки традиционно ассоциируются с высокоинвазивными плацентами и ранее описывались у кобыл лишь в небольшом количестве», — сказала де Местре. «Применение этих высокочувствительных методов позволило нам показать, что они фактически составляют почти половину всех иммунных клеток в матке».
На основе экспрессируемых генов исследователи полагают, что эти клетки могут быть вовлечены в ключевые адаптации, необходимые для успешной беременности, такие как регуляция материнского иммунного ответа на плод, облегчение ремоделирования эндометрия и защита от вирусных патогенов.
«Мы знаем, что эти клетки являются преобладающим типом иммунных клеток, присутствующих у многих других видов», — сказала де Местре, — «что означает, что эти клетки эволюционно консервативны и адаптированы для состояния беременности у всех млекопитающих».
С учетом этих вновь понятых сходств между лошадьми и людьми атлас обещает дать новое понимание фертильности для обоих видов. «Данные предоставляют всеобъемлющий транскриптомный ресурс для исследователей, заинтересованных в изучении ранней беременности у лошадей, а также в проведении сравнительных исследований у других млекопитающих, включая человека», — сказала де Местре.