胎盤，是胎兒與母體之間物質(zhì)交換的重要器官。胎兒在子宮中發(fā)育，依靠胎盤獲取營養(yǎng)和氧氣，并通過胎盤排出代謝產(chǎn)物。此外，胎盤還可以合成激素、酶等，過濾有害物質(zhì)，以維持正常妊娠。小鼠胎盤因在形態(tài)和功能上與人類胎盤相似，在胎盤研究中被廣泛應(yīng)用。

近日，復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳與發(fā)育研究院和深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合開展研究，在國際知名學(xué)術(shù)期刊Cell Discovery發(fā)表最新研究成果。團(tuán)隊利用華大自主研發(fā)的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，成功構(gòu)建并解析了胚胎植入后第7.5天至第14.5天小鼠胎盤發(fā)育的時空圖譜，為探索胎盤發(fā)育的關(guān)鍵基因和通路提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源和重要線索。

Cell Discovery官網(wǎng)截圖

在本研究中，團(tuán)隊利用時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，對E7.5（即胚胎植入后的第7.5天，后可類推）、E8.5、E9.5、E10.5、E12.5、E14.5階段采集的小鼠完整子宮段組織進(jìn)行了詳細(xì)分析，繪制了從E7.5到E14.5的小鼠胎盤時空圖譜。

該圖譜涵蓋了之前在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組中檢測受限的成熟合體滋養(yǎng)層細(xì)胞、壁滋養(yǎng)層巨細(xì)胞等較大體積的滋養(yǎng)層細(xì)胞，并重點關(guān)注了這些細(xì)胞所在的胎盤圓錐、迷路、母胎界面等小鼠胎盤重要的功能區(qū)域。

小鼠胎盤時空圖譜

當(dāng)胚胎在母親子宮內(nèi)“安家”時，胚胎的外層細(xì)胞（稱為滋養(yǎng)層細(xì)胞）就開始增殖，形成胎盤圓錐。胎盤圓錐中的滋養(yǎng)層細(xì)胞就像小小的”挖掘機”，侵入子宮內(nèi)膜，幫助胚胎牢固地附著在子宮壁上，從而形成滋養(yǎng)層侵襲界面。這個區(qū)域可幫助胚胎獲取營養(yǎng)和氧氣，改造媽媽的血管，并保護(hù)胚胎的安全。

團(tuán)隊通過整合已發(fā)表的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，在時間和空間維度鑒定了小鼠胚胎植入后，早期滋養(yǎng)層發(fā)展為胎盤圓錐的結(jié)構(gòu)層次及空間發(fā)育軌跡，特別對既往研究中檢測受限的壁滋養(yǎng)層巨細(xì)胞的分化來源和遷移方向提出了新的假說。

在滋養(yǎng)層侵襲界面，團(tuán)隊鑒定了包括ATF3、JUN、JUNB等在內(nèi)的界面特異性轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控模塊，這些模塊大多數(shù)被報道在妊娠并發(fā)癥中存在異常調(diào)控，特別是復(fù)發(fā)性自然流產(chǎn)和子癇前期，這表明胎盤發(fā)育時空圖譜有助于發(fā)現(xiàn)潛在疾病機制。

胎盤的迷路區(qū)域是胎兒獲取營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的主要區(qū)域，團(tuán)隊對迷路區(qū)域的進(jìn)一步研究揭示了滋養(yǎng)層發(fā)育和胎盤血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，發(fā)現(xiàn)合體滋養(yǎng)層細(xì)胞可能通過分泌Midkine（一種分泌型生長因子，與細(xì)胞增殖、分化和遷移等相關(guān)）調(diào)節(jié)胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)育，這一發(fā)現(xiàn)可能為治療胎盤相關(guān)疾病提供新的靶點。

本研究還構(gòu)建了動物模型，發(fā)現(xiàn)母體高脂飲食能夠通過激活炎癥反應(yīng)和干擾血管發(fā)育的調(diào)節(jié)，使母胎界面的轉(zhuǎn)錄組發(fā)生變化，這些發(fā)現(xiàn)為理解母體飲食對胎兒發(fā)育的分子機制提供了新的視角，并為未來通過干預(yù)策略改善母胎界面健康提供了潛在的靶點。

此外，該圖譜還提供了一個全面觀察胎盤特定基因表達(dá)模式的數(shù)據(jù)資源Mouse Placentation Spatiotemporal Transcriptomic Atlas ?(MPSTA，https://db.cngb.org/stomics/mpsta/)，方便用戶進(jìn)行在線交互式分析和數(shù)據(jù)可視化探索，相關(guān)數(shù)據(jù)均已公開提交至國家基因庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和開放共享。所有研究過程均已通過倫理委員會的審查和批準(zhǔn)，確保符合倫理和法律要求。

MPSTA網(wǎng)站截圖

復(fù)旦大學(xué)生殖與發(fā)育研究院院長黃荷鳳院士、深圳華大生命科學(xué)研究院副研究員高雅、復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院吳琰婷、張宇為該論文的共同通訊作者。復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院吳琰婷教授、博士研究生蘇開臻、深圳華大生命科學(xué)研究院張穎博士、梁郎超博士為該論文的共同第一作者。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-024-00740-6

編輯：李麗