Declaração de ética
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Quarto Hospital de Shijiazhuang (Número de Aprovação: 20200031). O consentimento informado por escrito foi obtido de todos os doadores de tecido placentário antes da coleta das amostras. Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados de acordo com a Declaração de Helsinque. Uma lista completa dos reagentes, consumíveis, equipamentos e softwares utilizados neste protocolo está fornecida na Tabela de Materiais.
Coleta de dados
Os dados de RNA-seq foram obtidos do banco de dados GEO. Os conjuntos de dados incluíram GSE75010, que contém dados de expressão gênica de 157 placentas com PE e 173 placentas sem PE (N = 330). GSE10588 contém dados de expressão gênica de 26 placentas normais e 17 placentas com PE grave (N = 43). GSE60438 contém dados de perfilamento do transcriptoma da decídua basal de pacientes com pré-eclâmpsia e gestações normotensas (N = 125). Dados de transcriptoma de célula única foram obtidos do conjunto de dados GEO GSE183338. Ele inclui amostras de núcleos únicos dos vilos coriônicos/da interface materno-fetal de gestações com PE e saudáveis.
Análise de DEGs
Os DEGs associados à PE foram pré-processados e normalizados a partir dos conjuntos de dados GSE75010, GSE10588 e GSE60438. Em seguida, foi realizada análise diferencial utilizando o pacote R “limma”14 com base nas informações de agrupamento das amostras. Foram selecionados genes com p < 0,05 e |log2FC| > 0,5. Os gráficos de vulcão dos DEGs foram gerados utilizando o pacote R ggplot2. Os mapas de calor dos 20 principais DEGs foram elaborados utilizando o pacote R pheatmap. Posteriormente, foi obtida a intersecção dos DEGs selecionados a partir dos três conjuntos de dados, e uma rede de interação proteína-proteína (PPI) foi construída para os genes candidatos utilizando a plataforma online STRING, com pontuação de interação ≥0,15. Os 20 principais genes centrais foram identificados nesta rede PPI com base em seu grau de conectividade, classificados utilizando o software Cytoscape. Os resultados da rede PPI foram visualizados utilizando o software Cytoscape ou o STRING.
Análise de enriquecimento
A análise de enriquecimento gênico foi realizada utilizando os pacotes ClusterProfiler e DOSE em combinação com o site Metascape. Os bancos de dados foram obtidos dos repositórios GO e KEGG. A análise de enriquecimento foi conduzida com a função “EnrichGO”. Rotas metabólicas com p < 0,05 foram consideradas significativamente enriquecidas. Os resultados do enriquecimento foram visualizados utilizando os pacotes “ggplot2” e “ggpubr”.
Aprendizado de máquina
Para identificar DEGs robustos e biologicamente significativos associados à PE, foi realizada uma análise de seleção de características por aprendizado de máquina com múltiplos modelos com base no conjunto de dados de transcriptoma publicamente disponível GSE60438 (plataforma: GPL6884). Este conjunto de dados contém o perfil de expressão de amostras de decídua basal coletadas de gestações com pré-eclâmpsia e gestações normotensas durante cesariana. Os DEGs pré-filtrados foram padronizados, e a matriz de expressão, juntamente com as informações correspondentes de agrupamento clínico, foi utilizada como entrada para quatro algoritmos distintos de aprendizado de máquina, com o objetivo de reduzir o viés do modelo e aumentar a estabilidade da seleção de características.
Os quatro algoritmos foram aplicados simultaneamente, sem uma ordem específica. O LASSO foi realizado utilizando o pacote “glmnet” para conduzir análise de regressão e selecionar genes importantes. Um termo de regularização L1 foi adicionado à função de perda, o qual reduz os coeficientes das características menos importantes a zero, alcançando assim a seleção de características. O SVM-RFE foi implementado utilizando o pacote “e1071” para construir uma máquina de vetores de suporte com eliminação recursiva de características. Um classificador foi inicialmente treinado usando SVM, e as características menos informativas foram removidas iterativamente com base nos pesos das características, resultando em um subconjunto ótimo de características. O XGBoost foi aplicado utilizando o pacote “xgboost” para construir múltiplas árvores de decisão. Cada árvore ajustava os resíduos da árvore anterior, e as saídas ponderadas foram acumuladas para obter a predição final. O Boruta foi realizado utilizando o pacote “randomForest”, gerando características sombra que competiram com as características reais no treinamento de uma floresta aleatória. Características cujos valores de importância foram significativamente superiores ao ruído aleatório foram mantidas.
Análise de dados de transcriptoma de célula única
Os dados do transcriptoma de célula única foram obtidos do banco de dados GEO, e a matriz de contagem bruta foi recuperada de GSE183338. A matriz de contagem foi importada usando a função “Read10X” do pacote Seurat e convertida para o formato dgCMatrix. Objetos individuais foram mesclados em um único objeto agregado usando a função “merge”, e os rótulos das células foram tornados únicos usando “RenameCells”. Células de baixa qualidade foram filtradas com base nos seguintes critérios: genes expressos em menos de três células foram removidos, e células que expressavam menos de 200 genes foram excluídas. As células com controle de qualidade foram normalizadas e os genes altamente variáveis foram identificados. A normalização por escalonamento global foi aplicada usando “LogNormalize” (fator de escala = 10.000), genes altamente variáveis (n = 2.000) foram selecionados usando “FindVariableFeatures” e os dados foram escalonados usando “ScaleData”. A análise de componentes principais foi realizada nas características altamente variáveis, e as 30 principais componentes principais foram mantidas. Os efeitos de lote entre amostras foram corrigidos usando o método Harmony. As células foram visualizadas e reduzidas dimensionalmente usando UMAP. Grafos de vizinhos mais próximos compartilhados foram construídos usando “FindNeighbors” e “FindClusters” com base no algoritmo Louvain. O parâmetro de resolução em “FindClusters” foi otimizado entre 0,1 e 1. A árvore de agrupamento foi visualizada usando a função “clustree”, e uma resolução de 0,9 foi selecionada para definir os agrupamentos celulares. Dupletos potenciais foram removidos usando o algoritmo Scrublet. Os agrupamentos celulares foram anotados identificando genes marcadores diferencialmente expressos usando a função “FindAllMarkers”. O teste não paramétrico de soma de postos de Wilcoxon foi aplicado com correção de Bonferroni. As identidades celulares foram atribuídas com base em marcadores de superfície, literatura relevante e o Cell Classification Database15.
Cultura celular
As células da linhagem de trofoblasto HTR-8/SVneo foram cultivadas em meio RPMI-1640 suplementado com 10% de soro bovino fetal e 1% de penicilina/estreptomicina. As condições hipóxicas foram estabelecidas cultivando as células a 1% de O₂, 5% de CO₂ e 94% de N₂ durante 24 h; os controles normóxicos foram mantidos a 20% de O₂ e 5% de CO₂16. Todos os procedimentos de cultura celular devem ser realizados em uma cabine de segurança biológica Classe II utilizando técnica asséptica. Os meios de cultura, reagentes de transfeção e resíduos celulares devem ser descartados de acordo com as diretrizes institucionais de biossegurança.
Transfeção de células
Plasmídeos contendo sh-SASH1, sh-NC, OE-SASH1 e OE-NC foram sintetizados. Células HTR-8/SVneo foram semeadas numa densidade de 5 × 105 células por poço em placas de seis poços. Posteriormente, as células foram transfectadas com 2 µg do plasmídeo sh-SASH1, sh-NC, OE-SASH1 ou OE-NC por poço, utilizando um reagente de transfeção de acordo com as instruções do fabricante. Resumidamente, o DNA plasmidial e o Reagente P3000 foram diluídos em Opti-MEM, misturados com Lipofectamina 3000 diluída separadamente em Opti-MEM, incubados por 15 minutos à temperatura ambiente e adicionados às células com confluência de 70–80%. Quarenta e oito horas após a transfeção, a expressão de SASH1 foi avaliada por RT-qPCR e Western blot. As sequências-alvo do shRNA utilizadas para o silenciamento de SASH1 estão listadas na Supplementary Table 1.
PCR quantitativa em tempo real
O RNA total foi extraído de células HTR-8/SVneo e transcrito reversamente em cDNA utilizando um kit de transcrição reversa a 42 °C por 30 min, seguido de 85 °C por 5 min. A PCR quantitativa em tempo real (qPCR) foi realizada utilizando mix mestre SYBR Green com as seguintes condições de ciclagem: 95 °C por 10 min, seguido de 40 ciclos de 95 °C por 15 s e 60 °C por 1 min. A expressão relativa de mRNA foi calculada utilizando o método ΔΔCt, com β-actina como referência interna. As sequências dos primers utilizadas neste experimento estão listadas na Tabela Suplementar 2.
Ensaio de Western blot
As proteínas totais foram extraídas de células HTR-8/SVneo utilizando o tampão de lise. Os lisados celulares foram coletados, incubados em gelo e centrifugados a 12.000 × g durante 30 min a 4 °C para remoção de detritos insolúveis. A concentração proteica foi determinada utilizando um espectrofotômetro. Quantidades iguais de proteína (50 µg) foram separadas por eletroforese em gel de SDS-PAGE e posteriormente transferidas para membranas de PVDF. As membranas foram bloqueadas com leite desnatado a 5% e incubadas com anticorpos primários durante a noite a 4 °C. Após lavagem, as membranas foram incubadas com os anticorpos secundários correspondentes e as bandas proteicas foram visualizadas utilizando um sistema de detecção por quimioluminescência aprimorada.
Para a detecção de proteínas, os anticorpos primários incluíram anti-SASH1 e β-actina. Foram empregados anticorpos secundários conjugados à peroxidase do rabo-de-cavalo (HRP) apropriados — anti-coelho e anti-rato de origem caprina. A β-actina foi utilizada como controle interno de carregamento para garantir quantidade igual de proteína. A intensidade das bandas proteicas foi medida e quantificada utilizando o software ImageJ.
Isolamento de P-EXOS
P-EXOS foram isolados de tecido viloso placentário obtido de placentas a termo de mulheres saudáveis submetidas a cesariana eletiva. O tecido viloso placentário foi lavado cuidadosamente com PBS estéril, picado em fragmentos de aproximadamente 1 mm3 fragmentos, e cultivados em meio RPMI-1640 suplementado com 10% de FBS livre de exossomos a 37 °C em 5% CO₂2 por 48 h. O meio condicionado foi submetido à centrifugação diferencial da seguinte forma: 300 × g por 10 min para remover células e debris tecidual; 2.000 × g por 20 min para remover debris celular; e 10.000 × g por 30 min para remover microvesículas, tudo a 4 °C. O sobrenadante resultante foi ultracentrifugado a 120.000 × g por 70 min a 4 °C para pelotizar exossomos. O pellet foi lavado uma vez com PBS e submetido novamente à ultracentrifugação a 120.000 × g por 70 min a 4 °C. O pellet final foi ressuspenso em PBS. Os exossomos isolados foram caracterizados por análise de Western blot para marcadores de exossomos (PLAP, CD63 e TSG101, com GM130 como controle negativo) e posteriormente examinados por microscopia eletrônica de transmissão para observação morfológica.
Experimento de Captação Celular de P-EXOS
Para confirmar a internalização celular de P-EXOS, os exossomos foram marcados fluorescentemente com o corante lipofílico de membrana PKH67 de acordo com o protocolo do fabricante. Resumidamente, os P-EXOS foram incubados com PKH67 (4 µM) em Diluente C durante 5 min a temperatura ambiente, e a reação foi interrompida com um volume igual de albumina sérica bovina (BSA) a 1%. Os exossomos marcados foram reisolados por ultracentrifugação (120.000 × g, 70 min, 4 °C) para remover o corante não ligado. Os P-EXOS marcados com PKH67 (50 µg/mL) foram então adicionados às células HTR-8/SVneo e co-incubados por 24 h sob condições normóxicas ou hipóxicas (1% O₂). As células foram subsequentemente lavadas três vezes com PBS, fixadas com paraformaldeído a 4% por 15 min e os núcleos foram contra-estainados com DAPI (1 µg/mL). A internalização dos exossomos marcados com PKH67 foi visualizada por microscopia confocal de varredura a laser (CLSM; excitação 490 nm, emissão 502 nm). Para experimentos funcionais de co-cultivo, as células HTR-8/SVneo foram tratadas com P-EXOS numa concentração de 50 µg/mL (equivalente em proteína) em meio RPMI-1640 completo suplementado com 10% de FBS livre de exossomos sob condições hipóxicas (1% O₂) por 24 h.
Ensaio imunoenzimático (ELISA)
Os sobrenadantes de cultivo celular foram coletados e os níveis de IL-6, IL-1β e TNF-α foram medidos utilizando o kit de ELISA para IL-6, kit de ELISA para IL-1β e kit de ELISA para TNF-α, respectivamente, de acordo com as instruções dos fabricantes. A absorbância em 450 nm foi medida utilizando um leitor de microplacas, e as concentrações reais foram calculadas a partir das curvas-padrão.
Rotulagem de extremidades de quebra por dUTP mediada por TdT (TUNEL)
As células apoptóticas foram detectadas utilizando o kit de ensaio TUNEL de acordo com as instruções do fabricante. Resumidamente, as células foram fixadas com paraformaldeído a 4% por 15 minutos à temperatura ambiente, permeabilizadas com Triton X-100 a 0,1% em PBS por 5 minutos em gelo e incubadas com a mistura de reação TUNEL por 60 minutos a 37 °C no escuro. Os núcleos foram contra-coloridos com DAPI, e as células positivas para TUNEL foram visualizadas usando um microscópio de fluorescência e quantificadas pela contagem da porcentagem de células positivas para TUNEL em pelo menos cinco campos selecionados aleatoriamente por amostra.
Análise estatística
Todos os dados foram analisados usando R e GraphPad Prism. As variáveis contínuas são apresentadas como média ±DP. Comparações entre dois grupos foram realizadas utilizando o teste t de Student, enquanto comparações entre múltiplos grupos foram conduzidas utilizando ANOVA unidirecional seguida pelo teste post hoc de Tukey. A significância estatística para variáveis categóricas foi avaliada pelo teste qui-quadrado ou pelo teste exato de Fisher. Salvo indicação em contrário, as correlações entre moléculas foram calculadas utilizando análise de correlação de Spearman. Os experimentos de caracterização de exossomos foram realizados usando P-EXOS isolados de três doadores placentários independentes. Os experimentos com células foram realizados em três réplicas biológicas independentes, representando experimentos independentes conduzidos em ocasiões distintas com células HTR-8/SVneo de diferentes passagens, sendo que cada réplica utilizou P-EXOS isolados de um doador placentário diferente. Um valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.