从胎儿液体来源的上皮干细胞或祖细胞中产生初级类器官

从胎儿液体来源的上皮干细胞或祖细胞中产生初级类器官，提供了在妊娠期间模拟不同发育组织的可能性，甚至超出了终止妊娠的限制。

　　

摘要

组织特异性胎儿干细胞的分离和初级类器官的衍生仅限于从终止妊娠中获得的样本，这阻碍了胎儿发育和先天性疾病的产前调查。因此，需要新的患者特异性体外模型。为此目的，在怀孕期间分离和扩增胎儿干细胞，而不需要组织样本或重新编程，将是有利的。羊水(AF)是来自多个发育器官的细胞来源。通过单细胞分析，我们鉴定了人房颤存在的细胞特征。我们鉴定并分离了胎儿胃肠道、肾脏和肺来源的活上皮干细胞/祖细胞。培养后，这些细胞形成克隆上皮类器官，表现出小肠、肾小管和肺的特征。AF类器官表现出其起源组织的转录组学、蛋白质表达和功能特征。与产前疾病建模相关，我们从先天性膈疝胎儿的房颤和气管液细胞中获得肺类器官，概括了该疾病的一些特征。房颤类器官是在与产前干预相容的时间线中衍生出来的，有可能允许在临床相关发育阶段对胎儿进行个性化的治疗工具和再生医学策略的研究。

正文

尽管先天性异常的产前诊断采用了复杂的遗传和影像学分析，但严重程度的预测仍然具有挑战性，限制了针对患者的家长咨询。产前治疗的患者分层已显示出1级证据，可改善先天性膈疝(CDH)，双胎输血综合征(TTTS)和脊髓脊膜膨出(MMC)的预后。对于其他情况，如下尿路梗阻(LUTO)，膀胱-羊膜分流术在技术上是可能的，但适当的患者选择仍然是一个障碍。缺乏发展人体组织的自体模型是这些进步的瓶颈。

类器官是一种三维(3D)模型，概括了体外患者组织的一些生物学和病理生理特征。自体类器官可以从人胚胎干细胞或诱导多能干细胞中获得。诱导多能干细胞衍生的类器官已经从重新编程的af衍生的胎儿细胞中生成。这些类器官类似于胎儿样组织，但大量的操作和冗长的分化方案降低了患者的保真度，并阻碍了产前疾病建模和靶向治疗的适用性。

相比之下，需要极少体外操作的初级类器官已经从人类丢弃的产后生物样本中获得(例如，尿液、月经流、PAP涂片和支气管肺泡灌洗液)。在产前医学中，主要的类器官是通过生物库从死后收集的胎儿组织中产生的;然而，获取胎儿组织与伦理法律限制有关，阻碍了他们的研究。目前的主要胎儿类器官衍生方法是破坏性的，限制了产前建模、诊断和再生医学的使用。此外，胎儿材料大多可以在受孕后20-22周内获得，这使得对后期发育阶段的研究变得不可行。在这里，我们提出了衍生的原代人类胎儿上皮类器官，多种组织身份，从产前诊断和治疗干预收集的胎儿液在第二和第三个月。这使得类器官的产生伴随着怀孕的延续。

在英国，每年约有30,000例羊膜穿刺术用于确诊和高级诊断。此外，羊膜引流是羊水过多的常规治疗方法和TTTS。最后，产前MMC修复和胎儿镜下腔内气管闭塞(FETO)治疗CDH提供了妊娠期间额外的胎儿液体获取途径。心房围绕，支持和保护胎儿在发育过程中。它的起源和循环遵循复杂的动力学，与胎儿和胚胎外组织发育一起进展。房颤的来源和组成高度不均匀，含有来自胃肠道、肾脏和肺部等各种胎儿组织的分泌物和细胞;然而，AF上皮群体及其潜力的详细地图是缺乏的。房颤包含来自间充质和造血龛的干细胞，但大多数房颤细胞是上皮细胞，仅部分表征。利用单细胞测序，我们研究了人类心房颤动上皮细胞(AFEpCs)，强调这些细胞起源于多个发育组织。然后，我们探索了该细胞群是否包含能够形成组织特异性初级胎儿类器官的谱系承诺祖细胞。此外，我们将研究结果扩展到FETO33期间从CDH病例中获得的气管液(TF)上皮细胞。

这项工作表明，脱落到AF和TF的不同上皮干细胞群可以形成与其起源组织相似的上皮类器官。在持续妊娠期间，自体衍生的初级胎儿类器官可以促进先进的产前模型的发展，并改善咨询和设计个性化治疗。最后，AF类器官(AFOs)提供了研究目前无法达到的妊娠后期的可能性，超出了终止妊娠的限制。