70000個細胞大數據!第一個人類早期妊娠細胞圖譜有啥用?

懷孕成功並不是一件容易的事:因為胎兒和母親從基因上是兩個不同的人。

對於母親而言,順利妊娠意味著體內要接納一個只有一半基因和自己相同的“外來者”。

受到胎兒的“入侵”,母體的免疫系統需要做出複雜的調控,允許發育中的胎兒共存。妊娠早期(受精算起的第1~12周)是胎兒與母體成功連接的關鍵時期,所以也是承受流產風險最大的時期。連接失敗或者不夠穩定,會造成流產或死胎。還有一些晚期妊娠問題,比如先兆子癇,追根溯源問題也出在懷孕早期胎盤形成的關鍵時刻。限於條件,這些問題在過去沒有得到很好的研究。

70000個細胞大數據!第一個人類早期妊娠細胞圖譜有啥用?

隨著上週《自然》雜誌的出版,胎盤“研究難”的問題已成為歷史。科學家們繪製了第一個關於人類早期妊娠的細胞圖譜,揭示了母體免疫系統的功能如何受到發育中胎盤細胞的影響。這項研究也榮登當期《自然》的封面。

研究中,英國威康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)、紐卡斯爾大學(Newcastle University)和劍橋大學(University of Cambridge)等研究單位的科學家從妊娠6~14周的母-胎連接處獲得了約70000個單細胞,這些細胞包括胎盤滋養層細胞和母體蛻膜細胞。利用基因組學和生物信息學方法,他們分選出了不同的細胞類型,並通過RNA測序和DNA測序鑑定不同細胞內分別啟動了哪些基因。

為了搞清楚母體細胞和胎盤細胞之間的相互交流,研究人員開發了數據庫和統計工具(CellPhone),基於細胞表面配體-受體相互配對的關係,可以預測不同細胞類型有哪些特異的細胞間調節作用。他們由此發現,在妊娠早期的胎盤和蛻膜界面處,胎兒的細胞和母親的細胞在分子層面上有信號交流。

70000個細胞大數據!第一個人類早期妊娠細胞圖譜有啥用?

▲本研究找到了母體與胎兒進行“交流”的多種細胞類型

文章一作Roser Vento-Tormo博士介紹說:“有史以來第一次,我們能夠看到蛻膜和胎盤中的各個細胞裡都有哪些基因在活動,並瞭解有哪些基因可以調節母體的免疫系統。”

通過細胞標記物的分選,研究人員鑑定出蛻膜的多個細胞亞型,尤其是對於妊娠早期數量顯著增多的蛻膜自然殺傷細胞,找出了具有不同免疫調節方式的三個主要亞群。研究者認為,在初次妊娠期間,有些亞群的細胞與特定的胎盤細胞之間可能通過相互作用使這些免疫細胞在再次妊娠時更有效地應答。

70000個細胞大數據!第一個人類早期妊娠細胞圖譜有啥用?

▲這一圖譜能告訴我們許多關鍵信息

這些重要信息讓我們瞭解正常情況下的早期妊娠發生了什麼,更關鍵的是,用通訊作者之一、紐卡斯爾大學的Muzlifah Haniffa教授的話說,對於研究“先兆子癇和流產等疾病”具有重大意義,為診療提供線索。

此外,這項結果對癌症研究也有借鑑意義。因為腫瘤細胞能夠躲避免疫系統的追殺,並建立起血液供應通道給自己提供氧氣和營養成分,正是用到了類似的機制。我們可以知道如何調節免疫系統、有效地阻礙腫瘤的生長。


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