先兆子痫是妊娠期非常常见的疾病，每年全球大约有14% 的孕产妇死亡是由它引起的，它是孕产妇死亡的第二大原因。美国斯坦福大学的研究团队在《Nature》发表了题为“Early prediction of preeclampsia in pregnancy with cell-free RNA”的论文，提出血液循环细胞游离RNA（cell-free RNA，cfRNA）这种无创液体活检可以在孕早期预测先兆子痫。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04410-z

该研究通过对199名孕妇的404份血液样本进行游离RNA测序，平均测序深度54层，经过差异表达分析，鉴定并验证了与先兆子痫相关的cfRNA转录组差异。数据分为三部分，一部分用于发现差异基因，剩下两份数据用于验证发现。展示了数据的临床特征，包括采样时间及是否患有先兆子痫。c通过比较后来出现子痫前期伴有或不伴有严重症状的母亲，确定了503对差异表达基因，由于与先兆子痫发作的时间相关的症状严重程度没有显着差异，说明对先兆子痫有和没有严重症状的观察结果不会被先兆子痫发作类型的差异所掩盖。

，a，整个妊娠期(左)和分娩后(右)匹配的样品采集时间。b，母亲特征(P = 0.02，比较发现队列中的 BMI)。c，匹配的妊娠年龄与先兆子痫发病时间。d，分娩时的妊娠年龄

研究发现544个与先兆子痫相关的基因，见b。这些基因的差异表达模式，在验证组与发现组中具有一致性（c）。e展示了大约13% 的 差异表达基因具有组织或细胞类型特异性。 进一步的分析试图了解它们来自哪种细胞类型， 以及它们的基本生物学特征，特别是免疫系统细胞，神经肌肉细胞，内皮细胞，并将其与先兆子痫的生物学原因联系起来。

：a，在 log 2(FC) = ± 1处具有虚线的 DEG (n = 544)的 log 2(FC)的分布。b，在妊娠20周之前，尽管症状严重程度，先兆子痫发作亚型和分娩时的胎龄(GA)存在差异，但 DEGs 的一个子集可以分离先兆子痫(PE)和血压正常的样品。c，发现组和验证组之间的差异基因表达散点图。d，与血压正常的样本相比，先兆子痫的 DEGs 可以描述为妊娠期先兆子痫增加(橙色)或减少(深蓝色)。e，与人类蛋白质图谱和增强的 Tabula Sapiens (TSP +)图谱相比，13%的基因具有细胞特异性表达。

上述基因在妊娠早期、子痫症状出现数月之前（孕周小于12周）就表现出与健康人显著的差异表达，且保持稳定，与先前涉及先兆子痫的基因有部分重合。这些差异表达基因主要富集在与母体器官健康相关的细胞和组织中，其中表达下调的基因主要富集在免疫系统中，表达上调的基因主要富集在神经、肌肉、内皮和免疫系统中。

在妊娠早期，我们观察到先兆子痫患者，不管发病类型或症状严重程度，胎盘相关的信号减少。同时，与血压正常的样品相比，血小板和内皮细胞驱动先兆子痫样品中 cfRNA 的变化，以及具有和不具有严重症状的先兆子痫个体之间的变化，尤其是在妊娠20周之前。

该研究还确定了由18个基因构成的集合，这组基因可以构成一个诊断筛选的基础，以帮助了解谁处于危险之中。a展示模型训练后最终的AUC达0.99。通过对妊娠5~16周的孕妇进行液体活检，检测这18个基因的表达谱，可在出现临床症状之前数月就能识别有先兆子痫风险的孕妇。通常先兆子痫发病时间是在怀孕中后期，在怀孕20周后，采用该方法，早在12周前就看到了信号。然而这仅是实验室研究结果，要真正了解是否有临床价值，必须进行一个大规模的盲法试验。

：a不同数据集预测先兆子痫的AUC曲线。b，预测所用基因在发现集及两个验证集之间的的基因差异表达

a展示了先兆子痫的差异基因可以很好地分为四个纵向趋势，两组(第1组和第3组)描述了217个基因(44%)的变化趋势随时间保持稳定，与整个妊娠期没有严重症状相比，在先兆子痫中持续增加(第1组)或减少(第3组) ，并且趋向于产后没有变化。相比之下，第2组和第4组(286个基因，56%)在妊娠中期改变体征，在重度先兆子痫中开始稍微增加(组2)或减少(组4,) ，然后妊娠23周及更晚转为减少(组2,)或不变(组4,)。

a，有与没有严重症状的先兆子痫患者的差异基因分组，b，8个器官和对应细胞类型的差异基因，三条线分别是没有先兆子痫，以及先兆子痫症状是否严重

对上述四组中每一组富集的细胞类型和来源组织的分析显示，严重先兆子痫的基因差异增加是由内皮细胞和后天免疫系统(骨髓)的贡献驱动的。相比之下，妊娠期改变体征的基因富集于先天性免疫细胞类型(例如，第2组的粒细胞和嗜中性粒细胞，第4组的胸腺)，这表明先兆子痫是一个具有多元的疾病，具有不同的生物学根源。

b讨论了以非侵入性方式监测器官健康的可能性。重点研究了与子痫前期表现相关的8个器官系统(b) ，其后果包括蛋白尿、肝功能受损、肾功能衰竭和癫痫。比较八个器官系统的器官和细胞类型的妊娠变化反映了先兆子痫的多因素性质，并提供了一个可能的手段来全面监测孕产妇器官健康。

总结：该研究提出了一种非侵入性的方法，以在孕早期对先兆子痫进行早筛，并监测母亲的特定器官损害的风险。之后经过在大样本量，种族多样化人群的对照临床研究中，对该研究的发现进一步验证，cfRNA检测可以帮助发现和管理有先兆子痫风险的个体。该研究提供了分子证据，支持目前对先兆子痫发病机制的生理学理解:分别是早期异常胎盘和全身内皮功能障碍。总之，这些结果形成了一系列临床试验的基础，可以用来帮助实时描述和分层先兆子痫的发病机制，从而辅助产科护理。