复旦大学附属妇产科医院携手华大等绘制小鼠胎盘发育精细时空图谱

华大集团BGI · 公众号 · 生物 · 2024-10-23 16:32

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胎盘，是胎儿与母体之间物质交换的重要器官。胎儿在子宫中发育，依靠胎盘获取营养和氧气，并通过胎盘排出代谢产物。此外，胎盘还可以合成激素、酶等，过滤有害物质，以维持正常妊娠。小鼠胎盘因在形态和功能上与人类胎盘相似，在胎盘研究中被广泛应用。

近日，复旦大学附属妇产科医院、浙江大学医学遗传与发育研究院和深圳华大生命科学研究院联合开展研究，在国际知名学术期刊Cell Discovery发表最新研究成果。团队利用华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq，成功构建并解析了胚胎植入后第7.5天至第14.5天小鼠胎盘发育的时空图谱，为探索胎盘发育的关键基因和通路提供了宝贵的数据资源和重要线索。

Cell Discovery官网截图

在本研究中，团队利用时空组学技术Stereo-seq，对E7.5（即胚胎植入后的第7.5天，后可类推）、E8.5、E9.5、E10.5、E12.5、E14.5阶段采集的小鼠完整子宫段组织进行了详细分析，绘制了从E7.5到E14.5的小鼠胎盘时空图谱。

该图谱涵盖了之前在单细胞转录组中检测受限的成熟合体滋养层细胞、壁滋养层巨细胞等较大体积的滋养层细胞，并重点关注了这些细胞所在的胎盘圆锥、迷路、母胎界面等小鼠胎盘重要的功能区域。

小鼠胎盘时空图谱

当胚胎在母亲子宫内“安家”时，胚胎的外层细胞（称为滋养层细胞）就开始增殖，形成胎盘圆锥。胎盘圆锥中的滋养层细胞就像小小的"挖掘机"，侵入子宫内膜，帮助胚胎牢固地附着在子宫壁上，从而形成滋养层侵袭界面。这个区域可帮助胚胎获取营养和氧气，改造妈妈的血管，并保护胚胎的安全。

团队通过整合已发表的单细胞转录组数据，在时间和空间维度鉴定了小鼠胚胎植入后，早期滋养层发展为胎盘圆锥的结构层次及空间发育轨迹，特别对既往研究中检测受限的壁滋养层巨细胞的分化来源和迁移方向提出了新的假说。

在滋养层侵袭界面，团队鉴定了包括ATF3、JUN、JUNB等在内的界面特异性转录因子调控模块，这些模块大多数被报道在妊娠并发症中存在异常调控，特别是复发性自然流产和子痫前期，这表明胎盘发育时空图谱有助于发现潜在疾病机制。

胎盘的迷路区域是胎儿获取营养物质和氧气的主要区域，团队对迷路区域的进一步研究揭示了滋养层发育和胎盘血管生成的关键调节因子，发现合体滋养层细胞可能通过分泌Midkine（一种分泌型生长因子，与细胞增殖、分化和迁移等相关）调节胎盘血管内皮细胞的发育，这一发现可能为治疗胎盘相关疾病提供新的靶点。

本研究还构建了动物模型，发现母体高脂饮食能够通过激活炎症反应和干扰血管发育的调节，使母胎界面的转录组发生变化，这些发现为理解母体饮食对胎儿发育的分子机制提供了新的视角，并为未来通过干预策略改善母胎界面健康提供了潜在的靶点。

此外，该图谱还提供了一个全面观察胎盘特定基因表达模式的数据资源Mouse Placentation Spatiotemporal Transcriptomic Atlas (MPSTA，https://db.cngb.org/stomics/mpsta/)，方便用户进行在线交互式分析和数据可视化探索，相关数据均已公开提交至国家基因库进行数据管理和开放共享。所有研究过程均已通过伦理委员会的审查和批准，确保符合伦理和法律要求。

MPSTA网站截图

复旦大学生殖与发育研究院院长黄荷凤院士、深圳华大生命科学研究院副研究员高雅、复旦大学附属妇产科医院吴琰婷、张宇为该论文的共同通讯作者。复旦大学附属妇产科医院吴琰婷教授、博士研究生苏开臻、深圳华大生命科学研究院张颖博士、梁郎超博士为该论文的共同第一作者。

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