《Functional & Integrative Genomics》：Developmental dynamics of ovine lung in health and cystic fibrosis at single-cell resolution
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绵羊肺长期以来被用作模拟人类肺各方面的模型，包括其正常发育及肺疾病绵羊模型中出现的病理变化。两物种间的相似性为研究人类无法获取的调查阶段（例如妊娠晚期）提供了机会。研究人员采用单细胞（sc）RNA测序技术，探究绵羊近端与远端肺从妊娠中期（80天）经妊娠晚期（1
绵羊肺长期以来被用作模拟人类肺各方面的模型，包括其正常发育及肺疾病绵羊模型中出现的病理变化。两物种间的相似性为研究人类无法获取的调查阶段（例如妊娠晚期）提供了机会。研究人员采用单细胞（sc）RNA测序技术，探究绵羊近端与远端肺从妊娠中期（80天）经妊娠晚期（120天）至足月（147天）的发育动态。研究人员识别出各时间点间细胞身份与丰度的变化，阐释了间充质、内皮与上皮分化的诸多关键特征。最后，研究人员将野生型（WT）绵羊通过发育过程的单细胞图谱与同品种经工程化携带囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）基因功能缺失突变的动物进行比对。CFTR突变导致囊性纤维化（CF），且CFTR?/?绵羊表现出人类CF的多种特征。结果在出生前CFTR?/?肺中识别出细胞特征，或可助于理解CF出生后早期临床特征。
研究背景与问题提出：人类胎儿肺发育在妊娠22周后至出生后阶段存在单细胞时空数据缺口，尤其 canalicular（小管期）、saccular（囊泡期）与产前 alveolar（肺泡期）缺乏直接证据；同时囊性纤维化（CF）作为一种CFTR功能缺失所致多器官疾病，其产前肺细胞水平改变尚不清楚。绵羊因胎盘成熟、代谢与肺发育节律近似人类（妊娠期约147天），成为填补该窗口的首选大动物模型。研究人员此前已建立CRISPR/Cas9介导的CFTR?/?绵羊模型，并在bulk RNA-seq层面发现100–120天远端肺短暂炎症信号，但缺乏单细胞尺度上WT与CF肺从伪腺期到肺泡期的动态比对。本研究据此利用已有scRNA-seq数据，系统刻画WT与CFTR?/?绵羊近端（右中叶初级支气管周边）与远端（右中叶尾侧）肺在80、120、147天的细胞组成演变。
论文发表于《Functional & Integrative Genomics》。
主要关键技术方法：研究基于American Romney绵羊队列，WT经常规繁育获得，CFTR?/?经体细胞核移植（SCNT）或自然繁育获得，于80、120、147天收集近端/远端肺组织；采用10×Genomics Chromium Single Cell 3′ Reagent Kit v3/v3.1制备单细胞悬液，NovaSeq 6000测序，比对Oar_v4.0基因组；用Cell Ranger 3.1.0定量，Seurat 5.1.0质控、整合、聚类与UMAP降维，ROC法找簇标记；簇比例差异用scProportionTest包做蒙特卡洛置换检验（1000次）。分析在WT与CFTR?/?各自的近端、远端肺独立进行。
研究结果：
Evolution of cell type abundance through gestation in WT proximal lung
A. 80至120天WT近端肺：比对80天与120天合并UMAP（20簇），置换检验显示80天富集成纤维细胞样AF1、快速分裂细胞、T细胞；120天富集基底细胞、纤毛细胞、分泌上皮、肺动脉/系统静脉内皮、软骨细胞等。结论：此阶段对应人肺晚伪腺期，未分化增殖池收缩，分化上皮与血管内皮扩张。
B. 120天至足月WT近端肺：22簇比对，120天保留快速分裂细胞、AF1、未成熟AT1/AT0；足月富集基底细胞、分泌上皮、巨噬细胞、T细胞、肥大细胞、淋巴管/血管/系统静脉内皮、AF2。结论：对应小管–囊泡期过渡，适应性免疫激活，气道上皮成熟。
Evolution of cell type abundance through gestation in WT distal lung
A. 80至120天WT远端肺：16簇，80天富快速分裂细胞、AF1、疑似血管平滑肌；120天富未成熟纤毛、未成熟AT1/AT2/AT0、血管内皮、软骨细胞、未成熟分泌上皮、肺泡巨噬细胞。结论：远端与近端同步退出增殖态，向肺泡与微血管构型推进。
B. 120天至足月WT远端肺：22簇，120天富快速分裂细胞、AF1、AT2/AT0、软骨细胞；足月富周细胞、肺泡巨噬细胞、γδ T细胞、其他T细胞、血管内皮、血管/气道平滑肌。结论：远端足月以间质–免疫–微血管三元成熟为主，而非上皮比例剧变。
Comparative evolution of cell type abundance through gestation in WT and CF proximal lung
CF近端80→120天趋势与WT大体平行，但120天CF独有T细胞、未成熟B细胞、气道平滑肌富集；120→足月时WT足月富集基底/分泌上皮/LEC/T细胞/AF2，CF足月却以纤毛细胞、肺泡巨噬、血管/系统静脉内皮为主，缺乏基底与分泌上皮扩增。结论：CF近端上皮分化偏倚在120天后显现，纤毛细胞相对过量。
Comparative evolution of cell type abundance through gestation in WT and CF distal lung
CF远端80→120天亦见增殖池收缩，但120天独有未成熟B/T细胞富集；120→足月CF足月富集纤毛、淋巴内皮、周细胞、血管内皮，而WT足月富集γδ T、血管/气道平滑肌、周细胞。结论：CF远端免疫与内皮偏移早于上皮，足月纤毛偏多、平滑肌偏少。
讨论与结论翻译：本研究核心在于用绵羊模型照亮人肺晚期（22周后至出生）难以采样的细胞分化窗口。近端（解剖学近初级支气管）与远端（尾侧）虽共享“增殖退出+内皮扩张”主轴，但足月近端以上皮/淋巴/适应免疫为主，远端以髓样/γδ T/周细胞/平滑肌为主。CFTR?/?肺在80–120天与WT轨迹大致重叠，120天后渐显异差：近端足月纤毛细胞过量而基底/分泌上皮不足，远端足月纤毛与内皮偏多而平滑肌/T细胞偏少，印证产前期已存在细胞构成失衡，可解释新生儿期CF呼吸道临床前体征。该单细胞动态图谱弥补了人胎肺22周后空白，并为后续在纠正肠表型后开展CF羔羊产后肺功能验证提供基线。
