山羊胎盘类器官培养系统的构建及其在生理学和疾病研究中的应用

《Journal of Integrative Agriculture》：Construction of a goat placenta organoid culture system and its application in physiological and disease research

　　

敖康|董旺|王金雷|张明杰|牛雪|周翔|朱亚杰|齐超|张硕|张家文|苏峰

山东省人畜共患病重点实验室，山东农业大学，泰安271018，中国

摘要

作为重要的经济牲畜物种，山羊的繁殖效率在妊娠早期受到胎盘功能障碍的严重限制。山羊胎盘的健康对胎儿发育和产羔率至关重要。建立体外胎盘模型对于阐明其生理和病理特征是必要的。本研究的目的是建立山羊胎盘滋养层类器官，并探索其在胎盘疾病中的应用。结果表明，妊娠80-90天的山羊胎盘滋养层组织（GPTT）具有较高的增殖活性，是构建类器官的理想来源。我们在优化的培养基中成功获得了山羊胎盘滋养层类器官，这些类器官呈现出典型的囊状形态，并表达了滋养层标志物KRT23、CK7、E-钙粘蛋白以及干细胞因子SOX2。重要的是，这些类器官还表现出活跃的代谢和增殖能力。此外，转录组分析显示，类器官的基因表达谱与体内组织高度相似，主要集中在激素响应、细胞粘附和妊娠相关通路。值得注意的是，类器官中关键胎盘滋养层基因（WNT5A、VIM、VILL、INHBB）的表达与胎盘组织中的表达一致。最后，使用山羊胎盘类器官建立的疾病模型表明，LPS刺激可诱导山羊胎盘滋养层类器官（GPTOs）发生时间依赖性的凋亡，这与体内感染引起的胎盘损伤类似。本研究首次建立了具有生理和病理功能的山羊滋养层类器官模型，为反刍动物胎盘发育研究、母胎界面调控以及妊娠相关疾病研究提供了重要平台。