2018年英国剑桥大学研究团队首次成功在体外构建了胎盘的类器官，为研究早期胎盘发育和滋养层细胞提供了一个有效的模型，但该模型仍然存在不足需要继续深入研究，以推动临床生殖健康。
近日，在一项新的研究中，来自英国剑桥大学、韦尔科姆基金会桑格研究所、瑞士弗里德里希-米歇尔生物医学研究所、欧洲分子生物学实验室（EMBL）旗下欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）等研究机构的研究人员构建胎盘如何发育并与子宫沟通的深入图景。相关研究结果发表Nature期刊上，论文标题为“Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy”。
这项新的研究是旨在绘制人体每种细胞类型的“人类细胞图谱（Human Cell Atlas）”计划的一部分。它为人类胎盘的实验模型的开发提供了信息和帮助。
论文共同第一作者、剑桥大学的Anna Arutyunyan说，“我们首次能够描绘出胎盘如何发育的全貌，并详细描述参与每个关键步骤的细胞。这种新水平的新见解可以帮助我们改进类器官实验室模型，以继续研究妊娠障碍，这些妊娠障碍在全世界范围内造成疾病和死亡。”
胎盘是胎儿建立的一种临时器官，它促进了胎儿的营养、氧气和气体交换等重要功能，并保护胎儿免受感染。胎盘的形成和嵌入子宫，被称为胎盘形成（placentation），对成功怀孕至关重要。
在分子水平上了解正常和紊乱的胎盘可以帮助回答一些不为人知的疾病，包括流产、死胎和先兆子痫。在英国，轻度先兆子痫影响到多达6%的妊娠。严重的病例比较少见，大约有1%到2%的孕妇会发病。
尽管妊娠障碍在全世界范围内造成疾病和死亡，但对妊娠的许多过程并不完全了解。这部分是由于胎盘的过程很难在人类身上进行研究，虽然动物研究是有用的，但由于生理上的差异，它们有局限性。
在胎盘的发育过程中，它形成附着在子宫上的树状结构，胎盘外层的细胞被称为滋养层细胞（trophoblast），通过子宫壁迁移，改变母体血管以建立氧气和营养物的供应线。
早期母胎界面滋养层细胞状态。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05869-0。
在这项新的研究中，这些作者在以前研究妊娠早期阶段的研究工作基础上，以前所未有的细节捕捉到了胎盘的发育过程。前沿的基因组技术使他们能够看到所有涉及的细胞类型，以及滋养层细胞如何与它们周围的母体子宫环境沟通。他们揭示了滋养层细胞发育的全部轨迹，提出了疾病中可能出现的问题，并描述了多种细胞群体的参与情况，如母体免疫细胞和血管细胞。
论文共同通讯作者、剑桥大学病理学系的Ashley Moffett教授说，“这项新研究是独一无二的，因为它有可能使用罕见的历史样本，涵盖了发生在子宫深处的胎盘形成的所有阶段。我们很高兴构建了这种开放性的细胞图谱，以确保科学界能够利用我们的研究为未来的研究提供信息。”
他们还将这些结果与在实验室中培养的胎盘滋养层细胞类器官（有时称为“迷你胎盘”）进行了比较。他们发现，在这些组织样本中发现的大多数细胞都可以在这些类器官模型中看到。一些后来的滋养层细胞群体没有被看到，很可能只有在收到母体细胞的信号后才会在子宫内形成。
这些作者集中研究了一个未被充分研究的母体免疫细胞（巨噬细胞）群体的作用。他们还发现，其他的母体子宫细胞释放出调节胎盘生长的沟通信号。
这项新研究的见解可以开始拼凑出有关妊娠这一阶段的未知因素。这种新的认识将有助于开发有效的实验室模型来研究胎盘发育，并促进诊断、预防和治疗妊娠疾病的新方法。
参考资料：
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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