Nature：新研究绘制母胎界面的单细胞时空图谱

　　

母胎界面（MFI）由子宫和胎盘细胞组成，这虽是一种临时的结构，却至关重要。它在受精后约一周形成，并在整个妊娠期持续存在。

这一区域既支持胎儿生长，又维持母体健康。不过，其背后的细胞、分子和空间机制尚未完全阐明。

加州大学旧金山分校等机构的研究人员近日构建了妊娠全过程的人类母胎界面全面图谱，显著提升了时空分辨率，揭示了新的细胞类型，并为子痫前期、早产和流产等疾病提供了新见解。

这项研究成果于4月8日发表在《Nature》杂志上，提供了人类胎盘和蜕膜的空间分辨单细胞多组学参考，并为解读其正常和异常发育提供了框架。

共同通讯作者、加州大学旧金山分校副教授Jingjing Li博士表示：“这项研究让我们比以往任何时候都更清晰地了解这一关键区域。”

研究人员利用10x Genomics平台开展了配对的单细胞核转录组和染色质可及性分析，并整合高分辨率的空间转录组学分析及CODEX多重蛋白质成像技术，分析了约20万个细胞。

他们将这些细胞与子宫和胎盘组织中近100万个处于原始位置的细胞进行了比较。通过这些分析，他们能够鉴定不同的细胞类型，追踪其发育过程，并观察其与妊娠并发症之间的关联。

这个框架界定了胎儿和母体区室中的常见及瞬时细胞类型、状态和空间微环境，重建了指导滋养层细胞和蜕膜基质细胞分化的转录程序，并解析了反复出现的结构单元。

研究人员在螺旋动脉重塑过程中发现了此前未知的动脉内皮状态转变，并开发出一种机器学习模型，基于转录组特征来预测滋养层侵袭性。

他们还发现了一种此前未知的母体细胞类型，它位于胎盘细胞首次进入子宫的位置。这些细胞似乎能调控胎盘细胞侵入子宫组织的深度，而这一过程对于建立胎儿的血液循环至关重要。

研究人员发现，这些细胞携带大麻素受体。在接触大麻素分子后，这些细胞会进一步限制胎盘细胞的入侵。

共同第一作者、加州大学旧金山分校的Cheng Wang博士表示：“群体研究表明，孕期吸食大麻与不良妊娠结局相关。这种细胞类型或许有助于解释这种关联的生物学基础。”

为了解妊娠并发症是如何发生的，研究人员整合了超过1万名患者的遗传数据。他们将早产、子痫前期和流产等疾病的遗传风险信号映射到DNA调控区域。这种方法让他们能够鉴定出与每种疾病关联最密切的细胞类型和状态。

随后，他们将重点放在子痫前期上，这是一种可能危及生命的疾病。他们发现，受影响最大的细胞类型参与了母体子宫血管的重塑，这一过程对于向胎盘提供充足血液至关重要。这些结果表明，子痫前期可能是由于母体与胎儿细胞之间负责协调这一过程的通讯中断所致。

在绘制出健康妊娠的详细图谱后，研究人员计划研究复杂妊娠，以确定潜在的治疗靶点。他们有意进一步扩展时空覆盖范围，以便发现一些难以捉摸的细胞群并确定其功能。