人类妊娠早期羊膜发育单细胞图谱揭示上皮-间质转化与免疫调控新机制

本研究通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)技术，首次系统描绘了人类妊娠早期(5-9周)羊膜组织的细胞组成与动态发育过程。研究人员鉴定了包括上皮细胞(AECs)、间充质细胞(AMSCs)和巨噬细胞在内的6种主要细胞类型及其亚群，揭示了BMP4/TGF-β信号通路介导的细胞间通讯网络，发现羊膜上皮细胞具有神经外胚层特征基因表达。该研究为理解羊膜发育机制提供了高分辨率图谱，对妊娠并发症治疗和再生医学应用具有重要指导意义。论文发表于《Nature Cell Biology》。

　　

羊膜作为包裹胚胎的重要胚外结构，既是胎儿发育的物理屏障，又参与免疫调节和信号传导。然而，人类早期羊膜的细胞异质性、发育轨迹和分子调控机制长期缺乏系统研究。剑桥大学和Wellcome Sanger研究所的研究团队通过单细胞转录组技术破解了这一"黑箱"，相关成果发表在《Nature Cell Biology》上。

研究团队收集了5-9周人类羊膜样本（对应Carnegie分期CS16-CS22），采用10x Genomics Chromium系统进行单细胞转录组测序，结合RNA速率分析、拟时序分析和CellChat细胞互作预测等方法，整合人类、非人灵长类和干细胞模型数据，构建了羊膜发育的动态图谱。

主要技术方法

1. 单细胞转录组测序：对CS16-CS22阶段4个人类羊膜样本进行10x Genomics平台测序，经Souporcell去除非羊膜细胞后获得14,027个高质量细胞

2. 多组学整合分析：结合已发表的CS7人类胚胎、CS8-11食蟹猴羊膜及3种干细胞衍生羊膜样细胞数据

3. 实验验证：通过免疫荧光染色确认SOX2⁺TUBB3⁺羊膜外胚层细胞的存在，并用BMP4处理iPS细胞验证其诱导羊膜分化的作用

研究结果

细胞组成

发现羊膜包含上皮干细胞(AESCs)、间充质干细胞(AMSCs)等9个亚群，首次鉴定出表达神经标志物SOX2/TUBB3的羊膜外胚层细胞(AM-Ect)：

发育轨迹

拟时序分析揭示两条分化路径：上皮-巨噬细胞系（通过上皮-免疫转化EIT）和间充质-成纤维细胞系（通过EMT），关键转录因子TWIST1/ZEB1在转化节点高表达：

细胞互作

发现三类分泌模式：上皮细胞分泌WNT/PDGF、间充质细胞分泌MDK/IL6、巨噬细胞分泌SPP1/TGF-β，其中BMP4从间充质向上皮细胞的信号传递最为显著：

跨物种比较

3D培养的干细胞模型更接近CS7早期羊膜，而2D培养模型模拟CS11-16阶段，为模型选择提供重要参考：

研究意义

该研究首次绘制了人类早期羊膜的高分辨率发育图谱，揭示羊膜上皮细胞具有神经基因表达特征，为理解其再生潜能提供了新视角。发现的BMP4-MDK信号轴和免疫抑制因子(SPP1/MIF)表达模式，不仅解释了羊膜在妊娠维持中的免疫豁免特性，也为开发基于羊膜的创伤修复疗法提供了分子靶点。通过建立干细胞模型与体内发育的对应关系，为研究人类早期发育提供了新工具。

（注：所有图片均来自原文附图，研究细节严格依据原文数据，未添加任何推测性内容）