单细胞转录组剖析:解锁宫腔粘连子宫内膜微环境的秘密

【字体: 时间:2025年04月30日 来源:Scientific Reports 3.8

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  宫腔粘连(IUAs)严重影响生殖健康,但其病理机制不明、治疗效果不佳。研究人员通过单细胞 RNA 测序(scRNA - Seq)对比健康与 IUAs 患者的子宫内膜组织,发现细胞组成及功能变化。该研究为改善 IUAs 治疗提供新思路。

  在生育健康的领域中,宫腔粘连(IUAs)宛如一颗 “暗雷”,给众多女性带来了沉重的困扰。IUAs 常常在各种子宫内膜受伤后悄然出现,像产后刮宫、宫腔镜下肌瘤切除术、宫内感染以及终止妊娠手术等,都可能成为它的诱发因素。据统计,在早期妊娠流产后,IUAs 的发生率约为 15 - 20%,而要是反复进行这些操作或者手术中并发感染,这个风险更是会飙升至 30 - 40%。它不仅会捣乱月经周期,让女性的生理期变得紊乱,还可能阻断新生命的孕育之路,导致不孕,甚至在好不容易成功怀孕后,还会引发各种产科并发症。然而,令人遗憾的是,医学界对 IUAs 背后复杂的病理生理机制了解还十分有限,目前现有的治疗手段往往也难以达到令人满意的效果,就像在黑暗中摸索,找不到精准有效的 “破局之法”。
为了打破这一困境,来自中南大学湘雅医院的研究人员挺身而出,开启了一场探索宫腔粘连奥秘的科研之旅。他们聚焦于宫腔粘连患者的子宫内膜,运用先进的单细胞 RNA 测序(scRNA - Seq)技术,对 5 例子宫内膜组织进行了深度剖析,其中包括 3 例来自健康女性的正常子宫内膜样本,以及 2 例取自宫腔粘连患者的粘连子宫内膜样本。经过层层筛选和分析,研究人员从 55,308 个原发性人子宫内膜细胞中获取了关键信息,揭开了许多此前未知的 “秘密”。

研究人员运用了一系列先进且复杂的技术方法。首先是样本采集,从湘雅医院收集患者的子宫内膜组织样本,包括宫腔粘连患者术后废弃的病理组织以及因子宫肌瘤切除子宫的健康女性的子宫内膜组织。接着,通过组织解离、细胞悬液制备等步骤处理样本。之后,利用单细胞 RNA 测序技术,对细胞进行条形码标记、逆转录、PCR 扩增等操作构建测序文库,并进行测序。最后,运用多种生物信息学工具,如 CeleScope、Scanpy 等对测序数据进行处理、分析,从而挖掘出有价值的信息。

单细胞转录景观:细胞类型的 “大揭秘”


研究人员通过单细胞测序,成功识别出了 B 细胞、纤毛细胞、内皮细胞等 11 种不同的细胞谱系。在比较健康对照组(HCs)和 IUAs 患者的子宫内膜组织时,发现了有趣的差异:成纤维细胞在两组中虽然都是数量较多的细胞类型,但 IUAs 患者的成纤维细胞数量显著减少,而 T 细胞数量却明显增加。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏灯,为后续深入研究提供了重要线索。

成纤维细胞的 “细分世界”


由于成纤维细胞在样本中占比最大,研究人员对其进行了更细致的研究。经过无监督聚类分析,他们发现成纤维细胞可以进一步分为 5 个亚群。在这其中,亚群 3 在 IUAs 患者中显著富集,而亚群 1、2 和 4 在 IUAs 患者中的比例则明显下降。进一步的基因本体(GO)富集分析表明,亚群 3 的特异性基因与胚胎胎盘发育的正向调节、对活性氧的反应、女性妊娠等生理过程密切相关。这意味着成纤维细胞亚群 3 可能在 IUAs 导致不孕的过程中扮演着关键角色,就像是一把隐藏在疾病背后的 “钥匙”,可能开启攻克疾病的大门。

内皮细胞的 “探索之旅”


内皮细胞在维持血管功能和调节生理活动中至关重要。研究人员对其进行分析后发现,内皮细胞可分为动脉内皮细胞(AECs)、毛细血管内皮细胞(CapECs)、增殖内皮细胞和静脉内皮细胞(VECs)这 4 个亚群。而且,IUAs 患者的增殖内皮细胞比例显著低于 HCs。GO 富集分析显示,相关特异性基因参与细胞周期停滞的正向调节、对干扰素 - γ 的细胞反应等过程。这一结果暗示着,在 IUAs 患者中,血管生成可能出现了异常,而增殖内皮细胞或许是改善病情的潜在靶点。

细胞间的 “交流密码”


通过基于配体 - 受体相互作用的分析,研究人员发现不同细胞类型之间存在着复杂的相互作用。其中,内皮细胞根据细胞间受体 - 配体对的数量被筛选为核心细胞群。在 IUA 组和对照组中,内皮细胞与成纤维细胞之间的配体和受体基因参与的生物学功能有所不同,并且还观察到内皮细胞与巨噬细胞之间的配体和受体基因与细胞迁移相关。这表明细胞间的 “交流” 在宫腔粘连的发展过程中有着不可忽视的作用,也为研究疾病机制提供了新的视角。

在讨论部分,研究人员指出,子宫内膜纤维化是 IUAs 的主要病理特征,但目前针对它的治疗效果不佳,主要原因是对其潜在机制认识不足。而本次研究从单细胞层面揭示了 IUAs 患者子宫内膜细胞组成的变化,发现成纤维细胞和内皮细胞在其中的关键作用。成纤维细胞亚群 3 可能是导致不孕的关键细胞类型,而内皮细胞亚群的增殖则有望成为治疗 IUAs 的潜在靶点。此外,细胞间的相互作用也为后续研究指明了方向,比如探究内皮细胞分泌的因子如何调节细胞间通讯来改善病情。

然而,这项研究也存在一定的局限性,样本量较小,这限制了研究结果的普遍性和统计分析的可靠性。不过,它依然为宫腔粘连的研究开辟了新的道路,未来还需要更大规模、更多样化的研究来进一步验证这些发现,不断完善对宫腔粘连的认知,为广大受疾病困扰的女性带来新的希望。相信在科研人员的不懈努力下,攻克宫腔粘连这一难题的那一天并不遥远。

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