Análise do transcriptoma e microtranscriptoma de vesículas extracelulares pequenas no fluido uterino de gestações produzidas por inseminação artificial e fertilização in vitro em bovinos - Furlan, Amanda de Oliveira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
A comunicação materno/embrio-fetal mediada por vesículas extracelulares pequenas (sEVs) desempenha um papel crucial no sucesso da gestação, facilitando o diálogo entre mãe e feto durante o desenvolvimento embrionário. A carga transportada por essas sEVs, incluindo pequenos e longos RNAs não codificantes (miRNAs e lncRNAs), bem como RNAs mensageiros (mRNAs), regula as células-alvo, traduzindo as necessidades do embrião ao mesmo tempo em que sinaliza ao sistema imune materno a tolerância ao novo organismo. Isolamos sEVs do fluido uterino de gestações bovinas produzidas por fertilização in vitro (FIV) e inseminação artificial (IA), nos dias 18 (pré-adesão embrionária) e 32 (pós-adesão embrionária). Ao analisar os mRNAs, microRNAs, e lncRNAs transportados por essas vesículas, buscamos compreender melhor seus mecanismos de ação, visando melhorar o desempenho da FIV em bovinos. O fluido uterino foi coletado, e a concentração e o tamanho das sEVs foram mensurados para cada técnica reprodutiva. O RNA total foi extraído para análises de transcriptoma (RNA-Seq) e microtranscriptoma (microarranjo), seguidas de análise de enriquecimento de conjuntos gênicos. Um total de 22 conjuntos foram enriquecidos por mRNAs em IVF18 x AI18, e 24 em IVF32 x AI32. Dentro das técnicas, 2 conjuntos foram enriquecidos em AI32 x AI18 e 30 em IVF32 x IVF18 (FDR≤0.005). Notavelmente, os caminhos de interação citocina-receptor de citocina e moléculas de adesão celular (IVF32 x AI32) foram enriquecidos. A análise da expressão diferencial de lncRNAs mostrou 398 lncRNAs regulados positivamente e 5 negativamente em IVF32 x AI32; 24 regulados positivamente e 25 negativamente em AI32 x AI18; e 1.081 regulados positivamente e 21 negativamente em IVF32 x IVF18. A análise microtranscriptômica revelou 5 miRNAs regulados negativamente em AI32 x AI18 e 11 regulados positivamente e 2 negativamente em IVF32 x IVF18. O sucesso da comunicação mediada por sEVs depende de sua carga. Observamos um aumento no número de miRNAs, lncRNAs e mRNAs diferencialmente expressos em gestações por FIV, tanto aos 18 quanto aos 32 dias, em comparação com IA. Além disso, identificamos genes codificadores de citocinas que podem prejudicar a receptividade uterina e a tolerância materno/embrio-fetal, bem como genes envolvidos na adesão embrionária em FIV. Adicionalmente, genes diferencialmente expressos associados à via de endocitose parecem promover a liberação de sEVs, o que está de acordo com nossas observações de maiores concentrações de sEVs aos 32 dias nas gestaçõespor FIV. Em resumo, as sEVs de gestações por IA e FIV apresentam conteúdos distintos de transcritos codificantes e não codificantes, o que pode estar relacionado a falhas na comunicação materno/embrio-fetal na FIV.

Maternal/embryo-fetal communication mediated by small extracellular vesicles (sEVs) plays a crucial role in pregnancy outcomes, facilitating the dialogue between mother and fetus during embryonic development. The cargo transported by these sEVs—including small and long non-coding RNAs (miRNAs and lncRNAs), as well as messenger RNAs (mRNAs)—regulates target cells by conveying embryonic needs while also signaling the maternal immune system to tolerate the new organism. We isolated sEVs from the uterine fluid of bovine pregnancies produced by in vitro fertilization (IVF) and artificial insemination (AI) on days 18 (pre-embryo adhesion) and 32 (post-embryo adhesion). By analyzing the mRNAs, microRNAs, and lncRNAs carried by these vesicles, we aimed to better understand their mechanisms of action in order to improve pregnancy rates following IVF in cattle. Uterine fluid was collected, and the concentration and size of the sEVs were measured for each reproductive technique. Total RNA was extracted for transcriptome (RNA-Seq) and microtranscriptome (microarray) analyses, followed by gene set enrichment analysis. A total of 22 gene sets were enriched by mRNAs in IVF18 x AI18, and 24 in IVF32 x AI32 (FDR ≤ 0.005). Within techniques, 2 sets were enriched in AI32 x AI18, and 30 in IVF32 x IVF18. Notably, the cytokine–cytokine receptor interaction and cell adhesion molecule pathways (IVF32 x AI32) were enriched. Differential expression (DE) analysis of lncRNAs revealed 398 upregulated and 5 downregulated lncRNAs in IVF32 x AI32; 24 upregulated and 25 downregulated in AI32 x AI18; and 1,081 upregulated and 21 downregulated in IVF32 x IVF18. Microtranscriptomic analysis revealed 5 downregulated miRNAs in AI32 x AI18, and 11 upregulated and 2 downregulated in IVF32 x IVF18. The success of sEV-mediated communication depends on their cargo. We observed an increase in the number of differentially expressed miRNAs, lncRNAs, and mRNAs in IVF pregnancies on both days 18 and 32, compared to AI. Additionally, we identified cytokine-encoding genes that may impair uterine receptivity and maternal-fetal tolerance, as well as genes involved in embryo adhesion in IVF. Furthermore, differentially expressed genes associated with the endocytosis pathway appear to promote the release of sEVs, consistent with our observation of higher sEV concentrations on day 32 in IVF pregnancies. In summary, sEVs from AI and IVF pregnancies carry distinct coding and non-coding transcript content, which may be linked to failures in maternal/embryo-fetal communication in IVF.
Transcriptome and microtranscriptome analysis of small extracellular vesicles in uterine fluid from pregnancies produced by artificial insemination and in vitro fertilization in cattle
Keywords: Vesiculas extracelulares pequenas; MicroRNA; LncRNA; Reprodução assistida; Small extracellular vesicles; Assisted reproduction