Utilizarea analizei multicelulare multimodale pentru a investiga mecanismele de apariție a malformațiilor congenitale

Context

Bolile cardiace și malformațiile congenitale craniofaciale sunt adesea asociate datorită progenitorilor comuni și semnalelor reciproce dintre aceste celule. Mai mulți factori genetici și de mediu pot influența apariția malformațiilor congenitale la nou-născuți. Diabetul zaharat pregestațional (DZP) este unul dintre acești factori asociați cu o creștere de cinci ori a incidenței acestor defecte. La fel, expunerea la acid retinoic (AR) poate afecta negativ regiunile inimii și craniofaciale. Cu toate acestea, mecanismele care leagă hiperglicemia de malformațiile congenitale nu sunt pe deplin înțelese, fiind implicate stresul oxidativ și modificările metabolice care duc la schimbări epigenomice.

Despre studiu

Un studiu recent publicat în Nature Cardiovascular Research a folosit analiza unicelulară multimodală la șoareci pentru a investiga mecanismele prin care diabetul zaharat matern contribuie la malformațiile congenitale din făt. Au descoperit că în timpul embriogenezei, diabetul matern alterează peisajul epigenomic la progenitorii cardiace și craniofaciale, ceea ce duce la defecte de dezvoltare.

Rezultate

Comparativ cu lotul de control, embrionii proveniți de la șoarecii tratați cu streptozotocin au arătat o frecvență crescută a defectelor la septul ventricular conotruncal, septul atrial, tractul de evacuare (OFT), tubul neural, craniu și față. Analiza scATAC-seq sugerează că DZP afectează distribuția populațiilor de celule în defectele cardiace și craniofaciale. S-a observat o creștere semnificativă a numărului de progenitori mezodermali cardio-faringieni și o scădere a derivatelor cristalelor neurale și miocite cardiatice diferențiate. Au fost identificate în total 4.324 de DAR-uri, în principal la progenitorii mezodermali cardio-fariginieni (48,8%) și celulele derivate din cristalele neurale (48,5%). Rezultatele sugerează că DZP induce modificări specifice de celule în ceea ce privește accesibilitatea cromatinică embrionară. S-au observat modificări transcriptomice și epigenomice în arcul faringian 2 (PA2) și celulele Six2-high PA4/PA6, indicând un status mai puțin diferențiat.

Perspective

În concluzie, studiul arată că, deși toate celulele embrionare se confruntă cu o expunere ambientală similară sub forma DZP și a hiperglicemiei asociate, doar un mic subset de celule prezintă vulnerabilitate epigenomică, explicând potențial defectele congenitale craniofaciale și cardiace ale urmașilor.