《Scientific Reports》：Alternative splicing and differential gene expression during changes in endometrial receptivity in patients with recurrent implantation failure
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本刊推荐文章。为揭示反复种植失败(RIF)的分子机制，研究者针对子宫内膜容受性，开展了涵盖选择性剪接事件(ASEs)、差异表达基因(DEGs)及免疫细胞动态的综合性转录组学研究。结果表明，剪接事件与基因表达协同调控细胞粘附、免疫等通路，并识别出关键RNA结合蛋白KHDRBS3及潜在治疗分子。该研究为开发新型诊断标志物与靶向干预策略提供了重要见解。
在辅助生殖技术(Assisted Reproductive Technology, ART)领域，尽管技术不断进步，仍有部分女性面临一个令人困惑的挑战：优质的胚胎被移植入宫腔，却一次又一次地无法成功着床，这种情况被称为反复种植失败(Recurrent Implantation Failure, RIF)。对于渴望拥有孩子的夫妇而言，这不仅是身体上的负担，更是巨大的心理煎熬。RIF的根本原因复杂，而子宫内膜的“接收能力”——即子宫内膜容受性，被认为是其中的关键环节。想象一下子宫内膜就像一个精心准备的“土壤”，它只在月经周期中一个非常短暂的时间（通常称为“种植窗”或“窗口期”）处于最佳状态，能够接受胚胎这颗“种子”。如果这个“土壤”的准备出了问题，再好的“种子”也无法生根发芽。目前，科学家们对这片“土壤”在分子层面究竟如何准备、在RIF患者中又出现了哪些“故障”仍然知之甚少。传统的基因表达研究提供了一些线索，但生命体的复杂性远不止于此。基因在转录成信使RNA(mRNA)的过程中，会像电影剪辑一样，通过不同的剪接方式产生功能各异的“剪辑版本”，这个过程就是选择性剪接(Alternative Splicing)。它极大地增加了蛋白质的多样性，可能是调控细胞状态更精细的开关。那么，在决定胚胎能否着床的关键时刻，子宫内膜细胞内部是否也上演着激烈的“剪辑大战”？这些剪接变化与传统的基因表达变化如何配合？免疫系统作为宫腔环境的“警卫”，其状态又是如何动态变化的？为了解开这些谜团，一项发表在《Scientific Reports》上的研究进行了一次深入探索。
研究者为了回答上述问题，主要运用了以下几项关键技术：首先，他们建立了包含73名RIF患者和90名健康育龄对照者的临床样本队列，并分别在子宫内膜的容受前、容受期及容受后三个阶段采集了活检组织。随后，利用高通量RNA测序(RNA-seq)技术全面获取了转录组数据。基于此，通过生物信息学分析系统鉴定了差异表达基因(DEGs)、选择性剪接事件(ASEs)，并解析了免疫细胞组成的动态变化及潜在的RNA结合蛋白(RBP)调控网络。
研究结果
1. 反复种植失败患者子宫内膜中的选择性剪接全景图谱
通过对RNA-seq数据的分析，研究人员成功绘制了RIF患者在不同子宫内膜容受性阶段的选择性剪接事件图谱。他们发现，外显子跳跃(Skipped Exon, SE)和互斥外显子(Mutually Exclusive Exon, MXE)是其中最显著的剪接类型。这意味着在RIF患者的子宫内膜中，许多基因的mRNA在剪接时，会整体跳过某个外显子，或者在不同的转录本中交替使用两个互不兼容的外显子，从而可能产生功能缺失或获得新功能的蛋白质异构体。
2. 差异基因表达与选择性剪接事件的通路汇聚
研究不仅关注了剪接变化，也平行分析了基因表达水平的差异。有趣的是，生物通路富集分析显示，无论是发生显著选择性剪接的基因，还是表达量发生显著变化的基因，都共同富集在几个关键生物学过程中。这些过程包括细胞粘附、细胞骨架组织、以及免疫调节通路。这一发现强烈提示，在子宫内膜为接受胚胎做准备时，细胞结构的重塑（通过细胞骨架和粘附分子）和免疫环境的调节是两个核心的协同调控维度，而RIF患者在这两个维度的调控网络在转录和转录后水平均出现了异常。
3. 识别调控窗口期剪接的关键RNA结合蛋白：KHDRBS3
为了探究是谁在幕后指挥这些精密的剪接变化，研究者将目光投向了RNA结合蛋白(RNA-binding Protein, RBP)——它们是直接结合RNA并调控其剪接、稳定性和翻译的关键分子。通过构建剪切因子-RBP调控网络，一个名为KHDRBS3的RNA结合蛋白脱颖而出，被预测为在种植窗口期调控选择性剪接事件的一个潜在核心因子。这为理解容受性建立的转录后调控机制提供了一个具体的候选靶点。
4. 子宫内膜容受性建立过程中的免疫细胞动力学
研究利用生物信息学方法反卷积了子宫内膜组织中的免疫细胞组成。比较分析发现，从非容受期到容受期，免疫细胞的景观发生了动态改变。具体而言，CD8+T细胞、自然杀伤(NK)细胞和单核细胞的比例在RIF患者与健康对照间存在显著差异。这表明，成功的胚胎着床伴随着精准的免疫细胞比例调整，而RIF患者的子宫内膜可能处于一种免疫失调状态，过强或不适应的免疫应答可能干扰了胚胎的接受过程。
5. 基于剪接相关基因的药物重定位分析
基于鉴定出的与RIF相关的选择性剪接基因，研究团队进一步进行了药物重定位分析，旨在寻找可能用于治疗RIF的现有药物。分析结果筛选出了多个靶向这些基因的小分子化合物。这为将RIF的基础研究发现转化为临床治疗提供了新的思路，即有可能通过使用这些已知药物来纠正异常的剪接或相关通路，从而改善子宫内膜容受性。
结论与讨论
该研究系统地揭示了反复种植失败患者子宫内膜容受性建立过程中转录组层面的多维动态变化。它表明，RIF不仅与特定基因的表达升高或降低有关，更涉及到基因转录后加工（即选择性剪接）的广泛重编程。这两种层次的调控共同聚焦于细胞粘附、骨架重塑和免疫调节等关键通路，形成了一个复杂的分子网络缺陷。其中，RNA结合蛋白KHDRBS3被识别为该网络中的一个潜在关键调控节点。同时，研究证实了子宫内膜局部免疫微环境的动态平衡对于容受性至关重要，RIF患者中存在明显的免疫细胞浸润模式异常。
这些发现具有多方面的重要意义。在理论层面，它突破了以往主要关注基因表达量的局限，将选择性剪接这一重要的转录后调控机制引入子宫内膜容受性研究领域，为理解胚胎着床的分子机制提供了更全面的视角。在临床转化层面，研究鉴定的特异性剪接事件、关键调控因子KHDRBS3以及差异浸润的免疫细胞，都有可能发展为新型的诊断生物标志物，用于评估子宫内膜的容受状态。更值得期待的是，通过药物重定位分析发现的小分子化合物，为开发针对RIF的靶向药物治疗策略开辟了新的途径，让“老药新用”改善“土壤”质量成为可能。总之，这项研究通过整合多组学视角，加深了我们对反复种植失败机制的理解，并为未来开发更精准的诊断工具和有效的干预措施奠定了坚实的科学基础。
