2018年英國劍橋大學研究團隊首次成功在體外構(gòu)建了胎盤的類器官，為研究早期胎盤發(fā)育和滋養(yǎng)層細胞提供了一個有效的模型，但該模型仍然存在不足需要繼續(xù)深入研究，以推動臨床生殖健康。  

近日，在一項新的研究中，來自英國劍橋大學、韋爾科姆基金會桑格研究所、瑞士弗里德里希-米歇爾生物醫(yī)學研究所、歐洲分子生物學實驗室（EMBL）旗下歐洲生物信息學研究所（EMBL-EBI）等研究機構(gòu)的研究人員構(gòu)建胎盤如何發(fā)育并與子宮溝通的深入圖景。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表Nature期刊上，論文標題為“Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy”。

這項新的研究是旨在繪制人體每種細胞類型的“人類細胞圖譜（Human Cell Atlas）”計劃的一部分。它為人類胎盤的實驗?zāi)Ｐ偷拈_發(fā)提供了信息和幫助。

論文共同第一作者、劍橋大學的Anna Arutyunyan說，“我們首次能夠描繪出胎盤如何發(fā)育的全貌，并詳細描述參與每個關(guān)鍵步驟的細胞。這種新水平的新見解可以幫助我們改進類器官實驗室模型，以繼續(xù)研究妊娠障礙，這些妊娠障礙在全世界范圍內(nèi)造成疾病和死亡?！?/p>

胎盤是胎兒建立的一種臨時器官，它促進了胎兒的營養(yǎng)、氧氣和氣體交換等重要功能，并保護胎兒免受感染。胎盤的形成和嵌入子宮，被稱為胎盤形成（placentation），對成功懷孕至關(guān)重要。

在分子水平上了解正常和紊亂的胎盤可以幫助回答一些不為人知的疾病，包括流產(chǎn)、死胎和先兆子癇。在英國，輕度先兆子癇影響到多達6%的妊娠。嚴重的病例比較少見，大約有1%到2%的孕婦會發(fā)病。

盡管妊娠障礙在全世界范圍內(nèi)造成疾病和死亡，但對妊娠的許多過程并不完全了解。這部分是由于胎盤的過程很難在人類身上進行研究，雖然動物研究是有用的，但由于生理上的差異，它們有局限性。

在胎盤的發(fā)育過程中，它形成附著在子宮上的樹狀結(jié)構(gòu)，胎盤外層的細胞被稱為滋養(yǎng)層細胞（trophoblast），通過子宮壁遷移，改變母體血管以建立氧氣和營養(yǎng)物的供應(yīng)線。

早期母胎界面滋養(yǎng)層細胞狀態(tài)。圖片來自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05869-0。

在這項新的研究中，這些作者在以前研究妊娠早期階段的研究工作基礎(chǔ)上，以前所未有的細節(jié)捕捉到了胎盤的發(fā)育過程。前沿的基因組技術(shù)使他們能夠看到所有涉及的細胞類型，以及滋養(yǎng)層細胞如何與它們周圍的母體子宮環(huán)境溝通。他們揭示了滋養(yǎng)層細胞發(fā)育的全部軌跡，提出了疾病中可能出現(xiàn)的問題，并描述了多種細胞群體的參與情況，如母體免疫細胞和血管細胞。

論文共同通訊作者、劍橋大學病理學系的Ashley Moffett教授說，“這項新研究是獨一無二的，因為它有可能使用罕見的歷史樣本，涵蓋了發(fā)生在子宮深處的胎盤形成的所有階段。我們很高興構(gòu)建了這種開放性的細胞圖譜，以確?？茖W界能夠利用我們的研究為未來的研究提供信息?！?/p>

他們還將這些結(jié)果與在實驗室中培養(yǎng)的胎盤滋養(yǎng)層細胞類器官（有時稱為“迷你胎盤”）進行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，在這些組織樣本中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)細胞都可以在這些類器官模型中看到。一些后來的滋養(yǎng)層細胞群體沒有被看到，很可能只有在收到母體細胞的信號后才會在子宮內(nèi)形成。

這些作者集中研究了一個未被充分研究的母體免疫細胞（巨噬細胞）群體的作用。他們還發(fā)現(xiàn)，其他的母體子宮細胞釋放出調(diào)節(jié)胎盤生長的溝通信號。

這項新研究的見解可以開始拼湊出有關(guān)妊娠這一階段的未知因素。這種新的認識將有助于開發(fā)有效的實驗室模型來研究胎盤發(fā)育，并促進診斷、預防和治療妊娠疾病的新方法。

參考資料：

Anna Arutyunyan et al. Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05869-0.

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