《Nature Cell Biology》：Spatially resolved multiomics of human meningeal development reveal lineage and disease dynamics
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脑膜（meninges）日益被认为是支持颅脑发育的关键基质和免疫生态位。研究人员构建了覆盖多个颅脑区域、孕后6至21周（postconception weeks, PCW）人类脑膜发育的配对单核RNA（single-nuclei RNA, snRNA）和转座酶
脑膜（meninges）日益被认为是支持颅脑发育的关键基质和免疫生态位。研究人员构建了覆盖多个颅脑区域、孕后6至21周（postconception weeks, PCW）人类脑膜发育的配对单核RNA（single-nuclei RNA, snRNA）和转座酶可及染色质分析（Assay for Transposase-Accessible Chromatin, ATAC）图谱。通过整合空间转录组学，研究人员解析了脑膜各层的细胞类型。该多组学图谱定义了发育过程中血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）内皮细胞身份背后的基因调控网络。在免疫区室中，数据支持脑膜髓系谱系（包括为屏障免疫准备的血管周巨噬细胞）的卵黄囊（yolk sac）起源。研究人员提出了两个分析工具：Nichefinder用于空间标签转移和邻近分析，cell2home用于推断趋化信号。利用cell2home，研究人员识别了可能驱动B细胞从颅骨骨髓迁移至产前脑膜的相互作用。研究人员研究了三体21（trisomy 21, T21），观察到成纤维细胞趋化因子表达减少，而JAK–STAT信号增强。总之，这项工作提供了人类脑膜的发育图谱，并定义了塑造早期屏障免疫的细胞和调控程序。
研究背景与意义：脑膜是覆盖中枢神经系统的结缔组织层，由成纤维细胞构成。成人中，软脑膜、蛛网膜和硬脑膜作为物理屏障调节溶质运输，并容纳免疫哨兵群体。近年单细胞研究已绘制小鼠脑膜和成人硬脑膜/蛛网膜的细胞图谱，但人类脑膜成纤维细胞的发育起源及细胞本体仍不清楚，脑膜免疫细胞（如巨噬细胞和B细胞）在人类发育中的轨迹也属未知；三体21（trisomy 21, T21）对发育中脑膜细胞组成和信号通路的影响尚未在脑膜组织中研究。为了理解中枢神经系统（central nervous system, CNS）屏障免疫的发育基础，研究人员构建了人类脑膜发育的多组学图谱。该研究覆盖6至21孕后周（postconception weeks, PCW）的17例捐献者样本，包括3例T21样本，整合单核RNA测序（single-nuclei RNA sequencing, snRNA-seq）、单核转座酶可及染色质测序（single-nuclei Assay for Transposase-Accessible Chromatin sequencing, snATAC-seq）和空间转录组数据，定义了脑膜各层细胞类型、基因调控网络及免疫细胞发育轨迹，并揭示了T21相关的分子改变。论文发表在《Nature Cell Biology》。
主要技术方法：研究人员使用10x Genomics Multiome平台生成配对snRNA-seq和snATAC-seq数据，使用定制310-plex Xenium面板进行细胞分辨率空间转录组分析，并使用原位测序（in situ sequencing, ISS）和RareCyte多重免疫荧光染色进行空间定位和蛋白验证。样本来自17例捐献者，孕期6–21 PCW，其中第一孕期样本来自选择性终止妊娠，第二孕期样本来自人类发育生物学资源库（HDBR）；包括3例T21样本。分析上采用scVI整合、SCENIC+推断增强子驱动的基因调控网络（enhancer-driven gene regulatory network, eGRN）、CellTypist标签转移、MILO差异丰度分析、Palantir/scFates轨迹分析，并自主研发Nichefinder（空间标签转移与邻近分析）和cell2home（趋化信号推断）两个工具。
研究结果：
Cellular taxonomy of the developing meninges：通过无监督聚类，研究人员从约150,000个细胞核中鉴定出51个转录簇，涵盖成纤维细胞、内皮细胞以及B、T、红系和髓系等免疫细胞。第一孕期样本富集髓系和红系状态，第二孕期淋巴系扩展，且捕获了从Pre_Pro_B到Plasma_B的完整B细胞发育阶段，这在人类发育研究中尚属首次。
BBB endothelial development：对CD31阳性内皮细胞进行亚聚类，鉴定出动脉内皮（arterial endothelial cell, ART_EC）、静脉内皮（venous endothelial cell, VEN_EC）、周期内皮（cycling endothelial cell, Cycling_EC）和血脑屏障毛细血管内皮（BBB capillary endothelial cell, BBB_EC）。BBB_EC富集多种溶质转运功能，SCENIC+预测ETS1位于调控多个溶质载体（solute carrier, SLC）基因（如SLC7A5）的调控网络中心，并识别FOXF2、FOXQ1等BBB_EC特异转录因子。蛋白染色显示ACTA2阳性平滑肌细胞仅存在于深入脑实质的大血管周围，脑膜层内主要为小直径血管。
Spatially resolved meningeal mesenchyme development：间充质亚聚类得到7种成纤维细胞状态，分别表达软脑膜（LAMA2、LAMA1）、蛛网膜（SLC7A2、CRABP2）和硬脑膜（MGP、MATN4、NPPC）标记。差异丰度分析显示Pia_FIB和Cycling_FIB在早期PCW富集，Arach_FIB和Dura_FIB在后期富集。轨迹分析预测软脑膜成纤维细胞为蛛网膜和硬脑膜成纤维细胞的祖细胞。HIC1在所有脑膜成纤维细胞
