The human endothelin-1 (ET-1) gene under the control of its natural promoter was transferred into the germline of mice. The transgene was expressed predominantly in the brain, lung, and kidney. Transgene expression was associated with a pathological phenotype manifested by signs such as age-dependent development of renal cysts, interstitial fibrosis of the kidneys, and glomerulosclerosis leading to a progressive decrease in glomerular filtration rate. This pathology developed in spite of only slightly elevated plasma and tissue ET-1 concentrations. Blood pressure was not affected even after the development of an impaired glomerular filtration rate. Therefore, these transgenic lines provide a new blood pressure-independent animal model of ET-1-induced renal pathology leading to renal fibrosis and fatal kidney disease.

Parental genes can influence the phenotype of their offspring through genomic-epigenomic interactions even without the direct inheritance of specific parental genotypes. Maternal genetic variations can affect the ovarian and intrauterine environments and potentially alter lactation behaviors, impacting offspring nutrition and health outcomes independently of the fetal genome. Similarly, paternal genetic changes can affect the endocrine system and vascular functions in the testes, influencing sperm quality and seminal fluid composition. These changes can initiate early epigenetic modifications in sperm, including alterations in microRNAs, tRNA-derived small RNAs, and DNA methylation patterns. These epigenetic modifications might induce further changes in target organs of the offspring, leading to modified gene expression and phenotypic outcomes without transmitting the original parental genetic alterations. This review presents clinical evidence supporting this hypothesis and discusses the potential underlying molecular mechanisms. Parental gene-offspring epigenome-offspring phenotype interactions have been observed in neurocognitive disorders as well as cardio-renal diseases.

Birth weight (BW) variation is influenced by fetal and maternal genetic and non-genetic factors, and has been reproducibly associated with future cardio-metabolic health outcomes. These associations have been proposed to reflect the lifelong consequences of an adverse intrauterine environment. In earlier work, we demonstrated that much of the negative correlation between BW and adult cardio-metabolic traits could instead be attributable to shared genetic effects. However, that work and other previous studies did not systematically distinguish the direct effects of an individual's own genotype on BW and subsequent disease risk from indirect effects of their mother's correlated genotype, mediated by the intrauterine environment. Here, we describe expanded genome-wide association analyses of own BW (n=321,223) and offspring BW (n=230,069 mothers), which identified 278 independent association signals influencing BW (214 novel). We used structural equation modelling to decompose the contributions of direct fetal and indirect maternal genetic influences on BW, implicating fetal- and maternal-specific mechanisms. We used Mendelian randomization to explore the causal relationships between factors influencing BW through fetal or maternal routes, for example, glycemic traits and blood pressure. Direct fetal genotype effects dominate the shared genetic contribution to the association between lower BW and higher type 2 diabetes risk, whereas the relationship between lower BW and higher later blood pressure (BP) is driven by a combination of indirect maternal and direct fetal genetic effects: indirect effects of maternal BP-raising genotypes act to reduce offspring BW, but only direct fetal genotype effects (once inherited) increase the offspring's later BP. Instrumental variable analysis using maternal BW-lowering genotypes to proxy for an adverse intrauterine environment provided no evidence that it causally raises offspring BP. In successfully separating fetal from maternal genetic effects, this work represents an important advance in genetic studies of perinatal outcomes, and shows that the association between lower BW and higher adult BP is attributable to genetic effects, and not to intrauterine programming.

Genome-wide association studies (GWAS) of birth weight have focused on fetal genetics, while relatively little is known about how maternal genetic variation influences fetal growth. We aimed to identify maternal genetic variants associated with birth weight that could highlight potentially relevant maternal determinants of fetal growth. We meta-analysed GWAS data on up to 8.7 million SNPs in up to 86,577 women of European descent from the Early Growth Genetics (EGG) Consortium and the UK Biobank. We used structural equation modelling (SEM) and analyses of mother-child pairs to quantify the separate maternal and fetal genetic effects. Maternal SNPs at 10 loci (MTNR1B, HMGA2, SH2B3, KCNAB1, L3MBTL3, GCK, EBF1, TCF7L2, ACTL9 and CYP3A7) showed evidence of association with offspring birth weight at P<5x10-8. The SEM analyses showed at least 7 of the 10 associations were consistent with effects of the maternal genotype acting via the intrauterine environment, rather than via effects of shared alleles with the fetus. Variants, or correlated proxies, at many of the loci had been previously associated with adult traits, including fasting glucose (MTNR1B, GCK and TCF7L2) and sex hormone levels (CYP3A7), and one (EBF1) with gestational duration. The identified associations indicate effects of maternal glucose, cytochrome P450 activity and gestational duration, and potential effects of maternal blood pressure and immune function on fetal growth. Further characterization of these associations, for example in mechanistic and causal analyses, will enhance understanding of the potentially modifiable maternal determinants of fetal growth, with the goal of reducing the morbidity and mortality associated with low and high birth weights.

Aim: Acute kidney injury (AKI), a global public health issue, not only causes millions of deaths every year, but is also a susceptible factor for chronic kidney disease (CKD). Nephrotoxic drugs are an important cause of AKI. There is still a lack of effective and satisfactory prevention method in clinical practice. This study investigated the protective effect of the exosomes derived from urine of premature infants on cisplatin-induced acute kidney injury. Methods: Isolation of exosomes from fresh urine of premature infants: The characteristics of exosomes were determined by flow cytometry, transmission electron microscopy and Western blotting. A C57BL/6 mice model of cisplatin-induced acute kidney injury was established. The mice in the experimental group were given 100ug exosomes dissolved in 200ul solution. The mice in the control group were given normal saline (200ul). These treatments were performed 24 hours after AKI was induced by intraperitoneal injection of cisplatin. To evaluate renal function, blood was drawn 24 hours after AKI model was established and serum creatinine (sCr) was measured. The mice were euthanized 72 hours after exosome treatment. The kidneys were collected for pathological examination, RNA and protein extraction, and the evaluation of renal tubular damage and apoptosis. In the in-vitro experiment, human renal cortex/proximal tubular cells (HK2) was induced by cisplatin to assess the protective ability of the exosomes derived from urine of premature infants. Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR) and Western Blotting were used to evaluate the effect of exosomes treatment on the apoptosis of HK2 cells induced by cisplatin. Exosome microRNA sequencing technology and bioinformatics analysis method were applied to investigate the miRNAs enriched in exosomes and their target genes. The dual luciferase gene reporter system was used to detect the interaction of target genes. Results: Treatment of exosomes derived from urine of premature infants could decrease the level of serum creatinine and the apoptosis of renal tubular cell, inhibit the infiltration of inflammatory cell, protect mice from acute kidney injury induced by cisplatin and reduce mortality. In addition, miR-30a-5p was the most abundant miRNA in the exosomes derived from urine of premature infants. It protected HK2 cells from cisplatin-induced apoptosis by targeting and down-regulating the 3'UTR of mitogen-activated protein kinases (MAPK8) mRNA. Conclusions: According to our results, the exosomes derived from urine of premature infants alleviated cisplatin-induced acute kidney injury in mice and inhibited the apoptosis of human proximal tubular cells (HK2) induced by cisplatin in vitro. MiR-30a-5p in exosomes inhibited cisplatin-induced MAPK activation, ameliorated apoptosis, and protected renal function. The exosomes derived from urine of premature infants provided a promising acellular therapy for AKI.