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揭示人类胚胎早期发育的关键密码：研究解读胎盘的多维空间多组学全景图
近日发表在《自然医学》（Nature Medicine）的一项开创性研究，通过对人类胎盘进行多维空间多组学分析，为胎盘发育的分子机制提供了前所未有的洞见。这一研究首次全面解码了妊娠早期胎盘的分子架构，为理解妊娠过程中的复杂生物学调控机制和疾病风险提供了关键依据。
研究背景与重要性
胎盘作为人类胚胎发育的第一个器官，直接关系到妊娠的成功与胎儿健康。研究显示，胎盘功能失调与妊娠高血压、糖尿病、胎儿生长受限、早产以及妊娠丢失等问题密切相关。然而，由于胎盘的复杂性，其细胞间及分子水平的精确调控机制长期以来尚未被全面揭示。
该研究团队利用单核转录组测序（snRNA-seq）和单核染色质开放性测序（snATAC-seq）等多组学技术，结合创新的空间定位方法，构建了首个覆盖妊娠早期胎盘的多维空间多组学图谱。
主要发现
细胞类型和亚群的精确描绘研究识别出胎盘内包括绒毛滋养层细胞（vCTB）、滋养层干细胞（TSC）、外滋养层细胞（EVT）、合体滋养层细胞（STB）在内的17种主要细胞类型及其亚群，并通过空间定位揭示了这些细胞在胎盘中的分布和相互作用。特别是，研究发现vCTB亚群可以进一步细分为干细胞型、增殖型和主要分化型，为细胞命运决策和分化路径提供了新的理解。
基因调控网络的新视角通过整合染色质开放性和转录组数据，研究团队发现了一系列关键的转录因子及其调控元件。例如，FOXP1被证实为vCTB的特异性标志物，其在干细胞维持和分化过程中具有重要作用。此外，一些与肿瘤浸润和免疫调控相关的基因（如LY6E和QSOX1）在EVT中表现出显著的表达特征，揭示了胎盘细胞在适应母体免疫环境方面的特殊机制。
空间多组学的深度探索研究通过三种互补的空间技术（Slide-tags、STARmap-ISS和STARmap-ISH）对基因表达和染色质开放性进行空间验证。这些技术的结合不仅揭示了特定基因和调控元件的空间分布，还厘清了胎盘不同微环境中的分子机制，例如外滋养层细胞的侵袭性调控路径。
疾病风险与遗传调控的联系结合全基因组关联研究（GWAS），该研究指出了多个与妊娠并发症相关的基因和调控元件。例如，EVT中高表达的TP53INP2基因与孕吐严重程度相关，而FIB1中表达的NR2F6基因可能在妊娠高血压中发挥作用。这些发现为妊娠并发症的早期诊断和治疗提供了新方向。
全景式的分子和细胞互动图谱研究建立了跨越单细胞层面的基因和染色质数据融合框架，首次实现了胎盘中不同细胞类型间的动态互作网络解读。团队发现了包括细胞因子和信号分子在内的多种配体-受体对，例如EVT中表达的PTN通过与SDC4相互作用促进细胞侵袭。
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引文，原文：
Ounadjela, J.R., Zhang, K., Kobayashi-Kirschvink, K.J. et al. Spatial multiomic landscape of the human placenta at molecular resolution. Nat Med (2024).
