Investigation for Novel Predictive Biomarkers for Preeclampsia in second-trimester amniotic fluid

Abstract

Preeclampsia (PE), a pregnancy-specific hypertensive disorder, poses significant risks to maternal and fetal health. Early PE diagnosis allows for timely intervention, potentially reducing associated morbidity and mortality. In this study, we analyzed differentially expressed genes (DEGs) between the control (n=7) and PE (n=7) groups via RNA sequencing of second-trimester amniotic fluid supernatant (AFS) before PE onset. Candidate genes were validated using reverse transcription polymerase chain reaction in HTR-8/SVneo trophoblast cells exposed to fluid shear stress to mimic PE conditions. RNA sequencing revealed 19 DEGs, with 3 upregulated and 16 downregulated in the PE group. We chose HOOK2, CCDC160, CKB, and PARP15, which emerged as DEGs from the RNA sequencing data. To simulate PE conditions, HTR-8/SVneo cells were cultured for 24 hours under various shear stress intensities (3, 10, or 20 dyn/cm2). HOOK2 expression significantly increased with increasing shear stress intensities (10 dyn/cm2; P < 0.0001, 20 dyn/cm2; P < 0.001). We explored the influence of HOOK2 knockdown on migration and invasion in HTR-8/SVneo cells, finding that invasion activity significantly increased after HOOK2 knockdown compared to si-control. Our results indicate that HOOK2 gene overexpression in PE-conditioned HTR-8/SVneo cells decreases trophoblast cell invasiveness. This finding implies that HOOK2 may serve as a potential marker for the early identification of women at risk of PE, given its involvement in regulating trophoblast cell invasion. In conclusion, HOOK2 gene expression patterns offer promise as potential markers for early PE risk detection in pregnant women. Analyzing these profiles could enable clinicians to stratify women based on their PE likelihood, facilitating personalized monitoring and intervention strategies.

임신 특발성 고혈압 질환인 전자간증은 산모와 태아의 건강에 심각한 영향을 주는 질환으로 조기에 진단하여 적기에 중재하면 사망률과 이환율을 감소시킬 수 있다. 이번 연구에서는 전자간증이 발생하기전 임신 중기 임산부의 양수를 이용하여 RNA 염기서열분석을 통해 대조군(7명)과 전자간증군(7명)간의 유의하게 발현한 유전자를 분석하였다. 이 후보군 유전자들의 타당성은 HTR-8/SV neo 영양막세포에 전단응력을 가하여 전자간증과 유사한 환경을 만들어 배양한 후 역전사 중합효소 연쇄반응을 이용해 입증하였다. RNA 염기서열 분석으로 19개의 의미있는 유전자들을 발견하였는데, 전자간증에서 3개는 상향피드백되었고, 16개는 하향되게 나타났다. 이 중에서 HOOK2, CCDC160, CKB, 그리고 PARP15 유전자들을 선택하였는데 다양한 강도의 전단응력을 가해서 HTR-8/neoSV 세포들을 배양하였을 때 HOOK2유전자는 전단응력이 강해질 수록 유의하게 발현이 증가하였다. 또한 HTR-neoSV 세포에서 대조군에 비해 HOOK2 유전자 발현을 억압했을 때 침투성이 의미있게 증가됨을 발견하였다. 이번 연구에서 전자간증의 조건으로 배양한 HTR8/SVnoe 세포의 HOOK2 유전자 과발현이 영양막세포의 침투성을 감소시킴을 시사하였다. 이러한 발견은 전자간증 위험이 있는 조기에 찾아낼 수 있는 강력한 표지자로 사용할 수 있음을 암시한다. 결론적으로 HOOK2유전자의 발현 양상은 전자간증의 위험가능성 있는 임산부 발견하는 표지자로 제안될 수 있고, 임상의들이 전자간증의 가능성이 있는 임산부들을 계층화하여 개별적인 관찰과 중재 전략을 세우는데 도움이 될 수 있을 것이다.