单细胞转录组学研究揭示了绒毛膜滋养层细胞与基底板滋养层细胞之间的差异，以及这些细胞与二维培养的滋养层干细胞之间的差异

《Communications Biology》：Single-cell transcriptomics reveals differences between chorionic and basal plate cytotrophoblasts and 2D-cultured trophoblast stem cells

　　

摘要

人类妊娠早期胎盘的滋养层细胞（CTB）是具有双能性的前体上皮细胞，能够分化为侵袭性绒毛外滋养层（EVT）和多核合胞滋养层（STB）。源自妊娠早期胎盘的滋养层干细胞（TSC）也被证明具有双能性；然而，其细胞起源尚未明确。在这项研究中，我们旨在探究妊娠早期和晚期绒毛滋养层细胞（vCTB）的转录多样性，并将其与TSC进行比较。为此，我们对妊娠早期（6-8周）和晚期（12-14周）胎盘的绒毛组织进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）；同时，我们还通过scRNA-seq和基于GeoMx的空间转录组学方法分析了妊娠早期胎盘的基底（母体）和绒毛膜（胎儿）区域的CTB。最后，我们对来自妊娠6-8周胎盘的三个TSC细胞系以及TSC分化过程中的早期绒毛滋养层细胞进行了scRNA-seq分析。我们观察到CTB簇之间存在与妊娠年龄相关的差异，这些差异还受到其位于基底板或绒毛膜板附近位置的影响。我们识别出了代表“初始状态”vCTB（体内CTB前体）的滋养层细胞类型，以及其他的CTB亚型，包括STB前体、EVT前体和成熟EVT。在妊娠早期胎盘的基底板区域，CTB前体细胞较为丰富；此外，基底板区域的CTB表现出与EVT相关的转录特征，而绒毛膜板区域的CTB则表现出与STB前体相关的特征。聚类和轨迹推断分析表明，TSC与EVT前体细胞最为相似。实际上，当vCTB在体外培养过程中转化为TSC时，会失去其“初始状态”的标记物（如PAGE4）。这一结论通过流式细胞术分析得到了验证，结果显示六个不同的TSC细胞系均均匀表达近端柱状细胞的标记物ITGA2和ITGA5。此外，我们发现ITGA5⁺型CTB可以在二维培养环境中生长，并且在缺乏谱系导向信号的情况下仅分化为EVT，但无法形成自我更新的类器官；相反，ITGA5^-型CTB无法在二维环境中生长，但能够形成类器官。我们的研究结果表明，早在妊娠6周时，胎盘的不同区域就存在不同的CTB状态，且目前的TSC细胞系最接近ITGA5⁺型近端柱状滋养层细胞，倾向于EVT谱系。