妊娠期高血压疾病（Hypertensive Disorders of Pregnancy，HDP）影响全球约六分之一的孕妇，是导致孕产妇死亡和发病的重要原因。然而，临床对HDP风险评估仍依赖传统的临床指标，难以实现个体化早期识别与干预。2025年4月，Elovitz等人于《Nature Communications》发表研究，首次通过大规模前瞻性妊娠队列的cfRNA转录组分析，发现HDP可被精准划分为“胎盘相关型”和“免疫相关型”两种分子亚型，并开发出可在孕中期（孕18–22周）通过简单血检预测重型HDP风险的分子诊断模型，预示母胎医学进入分子精准时代。

1研究背景

妊娠期高血压疾病（Hypertensive Disorders of Pregnancy, HDP）是全球范围内孕产妇发病和死亡的重要原因，其临床表现从轻度的妊娠高血压（gestational hypertension）到重度子痫前期（preeclampsia with severe features）甚至子痫、HELLP综合征不等，具有高度的临床异质性。据统计，仅在美国，HDP的发病率在2007至2019年间已近翻倍，影响约1/6的妊娠人群。然而，尽管HDP负担不断加重，当前的风险识别与管理策略仍严重滞后。

传统临床风险评估主要基于ACOG和USPSTF指南中所列的“高危因素”，如慢性高血压、糖尿病、系统性红斑狼疮、既往子痫前期病史等。然而，这些“高危人群”仅占全部孕妇的约5%，而对于其余95%的孕妇（即临床认为的“低或中等风险”人群），医生往往仅依赖模糊且预测力有限的“中危因素”，如高龄、黑人种族、初产状态或肥胖等。这种基于人口统计学和既往病史的评估模式，难以捕捉HDP潜在的生物学异质性，也易受到主观判断和社会偏见的干扰，导致真正高风险个体得不到及时识别与干预。例如，已有研究显示，哪怕是符合使用预防性阿司匹林标准的高危孕妇中，其实际使用率也不足50%。在另一方面，虽然对于已出现临床症状的孕妇，如住院患者，可以借助sFlt-1/PlGF比值等生化指标判断PE风险，但在妊娠中期尚无症状阶段，仍缺乏生物学驱动的筛查手段。这种“后置型”识别策略显著限制了预防窗口的利用，也无法满足现代精准医学的需求。

基于此，作者团队提出一个关键假设：HDP并非一个单一疾病，而是由不同病理机制（如胎盘功能障碍或免疫激活）驱动的多亚型疾病，其临床异质性正是分子机制差异的表现。因此，若能通过大样本前瞻性妊娠队列采集cfRNA信息并结合出生结局进行系统性分析，就有可能重构HDP的分子分类体系，识别不同分子亚型及其预后特征，最终开发出早期、无创、可推广的风险预测模型，助力精准干预。本研究正是在这一背景下开展，通过对逾9000名孕妇的孕中期cfRNA进行转录组测序分析，探究HDP的分子异质性，并尝试建立可提前预测重型PE风险的生物标志物模型，为母胎医学带来前所未有的分子分型策略。

2研究结果

2.1 具有全面临床和分子特征分析的前瞻性队列

为探索妊娠并发症的潜在生物学机制，研究团队开展了一项名为“Miracle of Life”的多中心、前瞻性观察性队列研究。该研究旨在识别并验证可于症状出现前数月预测妊娠并发症的cfRNA生物标志物。共纳入10,745名≥18岁的单胎妊娠孕妇，于孕中期（17+4至22+0周）采集血样，采样时间与胎儿系统超声检查相契合。为提高样本多样性，研究覆盖全美11个临床中心及流动采血团队，涵盖808个邮政编码区域。不同于以往依赖临床表型分层的研究设计，该队列从一开始便不设临床筛选门槛，从而实现更广泛人群的分子数据获取与泛化。当前分析聚焦于2020年6月1日至2023年3月31日期间采集的样本，筛选来自至少200例样本的站点，共纳入9102名孕妇（图1，表1，补充表1）。为构建独立的验证集，研究在每一站点按时间顺序将前62%样本分配为训练集，后38%为验证集；数据质量不满足溯源要求的站点样本则全部用于训练（图1）。最终，共保留训练集5399人和验证集2829人，其中无HDP高危因素者分别为4402人和2243人。

2.2 样本判定与数据处理

HDP的判定依据美国妇产科医师学会（ACOG）制定的临床与诊断标准，主要包括妊娠高血压、子痫前期（有/无严重特征）等子类型。高危因素定义参考ACOG及美国预防服务工作组（USPSTF）指南，包括：慢性高血压、既往子痫前期史、糖尿病、慢性肾病、系统性红斑狼疮及抗磷脂抗体综合征等。由于本研究仅纳入单胎妊娠，尽管多胎妊娠也是HDP高危因素之一，但未被纳入分析。最终，研究队列中82%的受试者未具备任何高危因素。对157例临床记录不清的样本，研究组组建了由3位非参研中心的母胎医学专家组成的独立终点评审委员会，对其结局状态（HDP或非HDP）进行盲法判定。判定过程基于脱敏病例报告表及电子病历，必须经3位专家一致同意方可归类。所有研究流程严格遵循ICH-GCP临床规范，并通过各参与中心伦理委员会审批。所有受试者均签署知情同意书，并符合预设纳排标准。在样本处理方面，所有孕中期血样提取cfRNA，进行高通量转录组测序，并转化为基因表达矩阵用于建模分析。为控制样本间胎儿cfRNA比例差异，研究通过Y染色体信号进行胎盘基因表达校正；同时结合胎儿性别与采样孕周等变量，统一进行标准化处理。

2.3 分子亚型重构临床分型

根据ACOG与USPSTF指南，HDP诊断依赖临床表现，包括妊娠高血压及子痫前期（可有或无严重特征）。为探索cfRNA分子特征是否可重构临床分型，研究团队在训练集中（n=5399）开展了差异表达分析，识别出两个在PE患者中表达显著上调的关键基因：胎盘来源的 PAPPA2（Cohen’s d = 0.42，p_adj = 5.3×10⁻¹³）与免疫细胞富集的 CD163（Cohen’s d = 0.36，p_adj = 5.3×10⁻¹³）。尽管这两者早被证实与PE相关，但其是否代表疾病的不同致病机制尚未明确。本研究将所有HDP个体依据诊断孕周、分娩孕周及是否具备严重特征等临床指标划分为8个亚组（图2a），其中产后PE与妊娠高血压（GHTN）单列为独立子组。分析发现：PAPPA2表达量在前3个亚组（1–3组）中持续升高，呈现显著“剂量-效应”趋势，提示其可作为重型HDP的分子标志；而CD163在所有8组中表达较为均衡，但在第4–8组中表达量略高，提示其在较轻型HDP中具有免疫相关背景。进一步比较显示，1–3组（临床最严重）构成了“胎盘相关型HDP”，与非HDP人群相比，PAPPA2表达效应量为1.05（95% CI: 0.91–1.19）；而4–8组则归为“免疫相关型HDP”，PAPPA2效应量仅为0.18，二者间效应量差距达5.7倍（p < 2×10⁻⁵）。此外，1–3组中6个显著差异表达基因中有5个高度富集于胎盘组织，进一步强化其胎盘来源特征；相反，CD163在4–8组中效应量更高（d = 0.26），并通过基因集富集分析验证了其免疫通路主导特征（补图2）。综上，研究揭示HDP可被精细划分为两类生物学亚型，分别由胎盘功能障碍或免疫异常所驱动，这一分型突破了以往基于诊断孕周与症状严重度的临床标签，为精准识别风险孕妇提供了新路径。

2.4 分子亚型在不同临床特征中的表现：与高危因素、分娩孕周及传统标签的关系

基于cfRNA表达模式，研究最终明确了HDP的两种分子亚型：胎盘相关型HDP：对应1–3亚组，典型特征为孕<37周确诊、合并早产和/或严重临床表现；免疫相关型HDP：对应4–8亚组，涵盖大多数足月PE、产后PE和妊娠高血压（GHTN）病例。考虑到先前有研究报道慢性高血压（CHTN）可能影响PE的分子特征，为进一步验证亚型的生物学一致性，研究团队将样本按是否具备至少1项ACOG定义的高危因素进行分层分析（无高危n=4402，有高危n=997）。结果发现：在胎盘相关型HDP中，PAPPA2表达量显著区分有/无高危因素人群：有高危者的效应量为中至大（Cohen’s d = 0.65），而无高危者效应量极大（Cohen’s d = 1.59），甚至显著高于其他所有样本（d = 1.54）；相比之下，免疫相关型HDP中PAPPA2表达不随高危状态而改变，提示该亚型与传统高危因素无关（图2c）。进一步分析揭示，在无高危因素人群中，PAPPA2表达量与分娩孕周呈显著负相关（r = –0.42，p = 6.3×10⁻⁵），即表达越高，分娩越早。而在自发性早产但无PE的个体中，PAPPA2无明显上调（Cohen’s d = –0.06），表明其不是单纯的“早产信号”，而特异性指示“因HDP导致的早产风险”。值得注意的是，胎盘相关型亚型的生物特征超越了传统早发/重型PE标签的定义：对于确诊孕<34周的早发PE，仅在随后确实早产的个体中观察到PAPPA2升高，而在足月分娩或产后PE中并未见此趋势（图2d）；同样，带有严重特征的PE病例中，亦可按PAPPA2表达显著区分为“胎盘相关”与“免疫相关”两类（图2e）；这一分子分化现象不受是否具备高危因素影响，并可推广至整个PE群体（补图3b,c）。综上，PAPPA2不仅揭示了早产性PE的胎盘病理基础，还为早发/重型PE临床标签注入了“分子维度”的精准分类依据，有望优化现有风险识别标准。

2.5 免疫相关型HDP表现出高度分子同质性，主导通路为炎症反应

为进一步明确免疫相关型HDP的分子结构，研究团队选取其代表性临床表型,妊娠高血压（GHTN，n=615）与足月子痫前期（term PE，n=453）进行比较，排除孕<37周确诊或后期发展为重型的个体（图2a）。结果显示，两组间无任何基因在Benjamini-Hochberg矫正后的p值阈值（α=0.05）下显著差异，提示二者在转录组层面具有高度分子同质性。尽管两者之间差异不显著，但当分别与非HDP人群比较时，两组末端上调基因均富集于免疫相关通路（图3a, b），这一结果经GO术语富集分析得到进一步验证。进一步分析两组显著差异表达基因的重叠情况，发现两者之间存在高度显著的基因重叠（p = 6.7 × 10⁻³⁶，图3c），进一步支持其分子机制的一致性。在分子通路层面，与胎盘相关型HDP相比，免疫相关型HDP显著上调的前20个基因集全部与炎症反应通路有关，而胎盘相关型HDP则富集于血小板功能、血管生成等通路（补图2）。上述结论在免疫相关型HDP vs 非HDP的基因集富集分析中亦被重复验证，二者在免疫GO通路中表现出统计学显著重叠。综上，GHTN与足月PE这两类“较轻型”HDP共享高度一致的免疫主导分子特征，表明其可能源于相似的免疫激活机制，而非胎盘功能障碍。这一发现不仅深化了对不同HDP亚型发病机制的理解，也为开发靶向免疫相关亚型的干预策略提供了理论依据。

2.6 胎盘相关型HDP预测模型的建立与验证

为识别最具临床危害的早产型PE，研究团队基于胎盘相关型HDP亚型构建了cfRNA预测模型，专注于无高危因素孕妇的风险识别。模型采用L1正则化逻辑回归开发，最终纳入6个基因，包括4个胎盘来源基因（PAPPA2、KISS1、XAGE2、ADAM12）和2个免疫相关基因（CD163、VSIG4），并整合两项临床指标：平均动脉压（MAP）与孕早期BMI。组织来源分析显示，PAPPA2等基因主要表达于合体、细胞与侵入性滋养层细胞，而CD163与VSIG4则富集于Hofbauer细胞、Kupffer细胞及其他免疫组织（补图4、补图5）。交叉验证结果表明，基因+临床指标组合在无高危人群中的平均AUC达0.88，显著优于仅使用传统临床因素，且种族未提供额外预测价值（图4a–c）。该模型平均可提前108天识别高风险个体，且预测阳性者平均较阴性者早分娩11.3天，未漏检任何分娩孕周<32周的病例（图4d）。进一步分析显示，预测阳性的婴儿在NICU平均住院时间为14天，远高于预测阴性组的5天（p = 6.1×10⁻⁴），该差异在交叉验证中亦被重复验证。综上，该模型不仅可早期无创识别胎盘相关型HDP个体，还可有效预示其母婴结局风险，为精准防控策略提供了重要工具与分子基础。

2.7 对无PE高危因素的妊娠进行分类器验证

在完成训练集模型构建（n = 5399）后，研究团队预设决策阈值并将模型锁定，随后在独立验证集中针对无PE高危因素人群（n = 2243/3000）开展外部验证。RNA模型成功区分胎盘相关型HDP与其他样本（p = 6.3×10⁻⁷）、与免疫相关型HDP（p = 7.4×10⁻⁴），并区分免疫型HDP与非HDP对照（p = 9.9×10⁻⁹）。在整体无高危人群中，模型对胎盘相关型HDP的预测AUC为0.74（图5a，蓝线），若将结局定义限定为“胎盘相关型HDP且分娩孕周≤35周”，AUC进一步提升至0.83（图5a，绿色线），验证了PAPPA2表达与分娩孕周之间的剂量响应关系（补图1a）；35周阈值亦符合大多数NICU入院标准。模型在不同中危亚组中表现一致，如初产妇（n = 984）、黑人（n = 476）及肥胖（BMI > 30, n = 801），在高龄孕妇（AMA，n = 403）中的表现尤为突出，AUC达0.88（图5a，橙线），提示其对早产倾向更强的亚组具有更高识别力。与美国USPSTF指南相比，该RNA模型在所有中/高龄亚组中均表现出更优的阳性似然比（图5b），尤其在AMA人群中，模型阳性预测者发展为胎盘型HDP的风险提高了15倍（249% vs 指南推荐的17%），而阴性预测者的阴性似然比为0.12，优于指南的0.38。此外，该模型对胎盘相关型HDP的阴性预测值（NPV）达99.7%，阳性预测值（PPV）为8.9%；在更广泛结局中，PPV为24.6%（所有PE）和42.9%（所有HDP）。虽然模型主要优化于识别最严重的早产型PE，但预测阳性者中仍富集一定比例的轻型PE与GHTN，阳性似然比分别为3.0和2.9，进一步表明该模型具备早期筛查潜力，适用于无高危人群的精准分层干预。

3研究结论

本研究通过对超过9000例孕中期血样的cfRNA转录组分析，首次在无高危因素人群中识别出两类生物学机制截然不同的妊娠期高血压（HDP）分子亚型：胎盘相关型与免疫相关型。其中，胎盘型HDP表现出PAPPA2等滋养细胞相关基因的显著上调，显著关联于早产与不良围产结局；而免疫型HDP则以炎症相关基因富集为特征，主要见于足月发病的PE与妊娠高血压病例。在此基础上，研究建立了一个整合6个cfRNA基因和2项临床指标的预测模型，可在妊娠中期提前近4个月识别高风险的胎盘型HDP个体，尤其在无传统高危因素与高龄孕妇中表现出优越的预测效能。该模型在独立验证集中展现出稳定的准确性，并能有效区分NICU住院时间等临床结局差异，验证其在真实世界人群中的应用价值。研究不仅挑战了传统“临床表型”定义HDP的范式，更为孕中期无创筛查、早期干预与个体化管理高风险PE孕妇提供了精准的分子工具和理论基础，预示着着产科风险预测进入cfRNA驱动的“分子亚型”新时代。

参考文献

Elovitz MA, Gee EPS, Delaney-Busch N, et.al. Molecular subtyping of hypertensive disorders of pregnancy. Nat Commun. 2025 Apr 8;16(1):2948. 

来源： Dr.Paper修炼手记/今日围产

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