子痫前期是全球第二大孕产妇死亡原因。在全球范围内，子痫前期和相关高血压疾病每年导致14%的孕产妇死亡。对子痫前期进行早期预测、早期干预，可有效降低母婴的患病率及病死率，这需要有效的工具帮助在临床症状前识别患有子痫前期风险的孕妇。检测循环细胞游离RNA（cfRNA）的液体活检为研究妊娠相关并发症提供了一种非侵入性方式，有助于弥补临床护理中的差距。

近日，美国斯坦福大学Stephen R. Quake研究团队在Nature发表最新研究文章“Early prediction of preeclampsia in pregnancy with cell-free RNA”。研究团队利用来自199名孕妇的404份血液样本，识别和验证了与子痫前期相关的cfRNA转录组变化。研究发现，在妊娠早期，母体cfRNA转录组变化可以在整个孕期区分正常血压妊娠和子痫前期妊娠，这种变化早在子痫症状出现之前就已经明显且稳定了。cfRNA转录组变化在反映子痫前期生理学关键方面的细胞和组织特定基因中富集，包括神经肌肉、内皮细胞和免疫细胞。

此外，研究团队鉴定和独立验证了一个由18个基因组成的panel。利用该panel在妊娠5~16周之间进行液体活检，可在临床症状出现数月之前识别有子痫前期风险的孕妇，指导潜在治疗药物的预防使用。

研究团队通过一项前瞻性研究招募孕妇，分析了怀孕12周前、12周、13~20周、23周及产后采集的血液样本cfRNA，并将队列分为发现组（n=73，49例正常血压，24例先兆子痫）和验证组（n=39，32例正常血压，7例先兆子痫）。此外，还设置了独立验证组（n=87，61例正常血压，26例子痫前期），其样本由几个独立机构采集于妊娠16周前。

图1.比较正常血压组和子痫前期组的样本和妊娠特征。

分析子痫前期cfRNA变化发现，在妊娠和产后期间，有544个差异表达基因（DEG）改变，这些差异基因表达发生在后来有或没有严重症状的子痫前期母体和没有并发症的血压正常的母体之间。其中以蛋白质编码基因为主，小部分基因（43，8%）为其他类型，包括11种线粒体转移RNA、6条长非编码RNA、8条假基因和1条小核仁RNA（NoRNA）。这些基因表达最显著的变化发生在妊娠20周前，且变化也最稳定，其中50%以上的基因变异系数（CV）<1，妊娠23周和产后的变异系数分别为31%和36%。

图2.妊娠20周前，cfRNA检测分离子痫前期和正常血压样本，并在神经肌肉、内皮和免疫细胞类型和组织富集。

分析显示，有24~32个基因足以在妊娠和产后区分子痫前期和正常血压样本，且特异性和敏感性较好。与发现组相比，几乎所有的544 DEG变化在两个验证组的妊娠期中都显示出强烈的一致性，超过82%和92%的基因具有相同的log 2（Fc）信号。

进一步研究发现，cfRNA变化可反映子痫前期病理生理状况。约13%的DEG是组织型或细胞型特异性，妊娠期子痫前期减少的特异基因在免疫系统中广泛富集，妊娠期子痫前期增加的基因在神经、肌肉、内皮和免疫方面的贡献增加，这反映在细胞类型和途径富集方面。

研究团队基于18个基因训练了一个分类模型，可以在妊娠16周或16周之前识别患子痫风险的孕妇，AUROC为0.99、特异性85%、灵敏度100%。验证组及其它2个独立队列中的验证结果显示，模型表现良好，呈现一致的AUROC（0.71、0.72、0.74），灵敏度（75%、56%、60%）和特异性（56%、69%、100%）。此外，研究人员利用18个初始基因中的子集训练的大多数模型都能够预测未来子痫前期的发病情况，但表现各不相同。值得注意的是，随着增加模型训练所包含的基因数量，模型的敏感性、特异性和AUROC性能都得到了改善。

图3.基于cfRNA的预测模型可以预测妊娠早期子痫前期的风险。

该研究证明cfRNA检测可以在孕早期预测子痫前期，在子痫前期出现数月前预测、管理哪些孕妇有特定器官损伤的风险，帮助实时表征子痫前期的发病机制。在今年1月，Nature上发表了一篇题为“RNA profiles reveal signatures of future health and disease in pregnancy”的文章。研究人员通过对1800多名孕妇血液中的cfRNA样本进行分析, 绘制了可反映妊娠期间胎儿、胎盘和母体基因表达变化的cfRNA图谱，提出了一种可有效预测子痫前期发生发展的液体活检方法。研究结果表明，来自单一血液样本的转录组特征可以独立于临床因素准确地跟踪妊娠进展，并且可以在子痫前期发生前准确预测罹患风险高的孕妇。两项独立研究先后都证明了血液cfRNA检测在妊娠早期预测子痫前期的应用潜力，有助于早采取积极有效的干预措施，最大限度地降低发病率、延缓病情进展、延长孕周、改善预后。

参考资料：

Moufarrej, M.N., Vorperian, S.K., Wong, R.J. et al. Early prediction of preeclampsia in pregnancy with cell-free RNA. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04410-z