70000个细胞大数据！第一个人类早期妊娠细胞图谱有啥用？

怀孕成功并不是一件容易的事：因为胎儿和母亲从基因上是两个不同的人。对于母亲而言，顺利妊娠意味着体内要接纳一个只有一半基因和自己相同的“外来者”。

受到胎儿的“入侵”，母体的免疫系统需要做出复杂的调控，允许发育中的胎儿共存。妊娠早期（受精算起的第1～12周）是胎儿与母体成功连接的关键时期，所以也是承受流产风险最大的时期。连接失败或者不够稳定，会造成流产或死胎。还有一些晚期妊娠问题，比如先兆子痫，追根溯源问题也出在怀孕早期胎盘形成的关键时刻。限于条件，这些问题在过去没有得到很好的研究。

随着上周《自然》杂志的出版，胎盘“研究难”的问题已成为历史。科学家们绘制了第一个关于人类早期妊娠的细胞图谱，揭示了母体免疫系统的功能如何受到发育中胎盘细胞的影响。这项研究也荣登当期《自然》的封面。

研究中，英国威康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）、纽卡斯尔大学（Newcastle University）和剑桥大学（University of Cambridge）等研究单位的科学家从妊娠6～14周的母-胎连接处获得了约70000个单细胞，这些细胞包括胎盘滋养层细胞和母体蜕膜细胞。利用基因组学和生物信息学方法，他们分选出了不同的细胞类型，并通过RNA测序和DNA测序鉴定不同细胞内分别启动了哪些基因。

为了搞清楚母体细胞和胎盘细胞之间的相互交流，研究人员开发了数据库和统计工具（CellPhone），基于细胞表面配体-受体相互配对的关系，可以预测不同细胞类型有哪些特异的细胞间调节作用。他们由此发现，在妊娠早期的胎盘和蜕膜界面处，胎儿的细胞和母亲的细胞在分子层面上有信号交流。

▲本研究找到了母体与胎儿进行“交流”的多种细胞类型（图片来源：参考资料[1]）

文章一作Roser Vento-Tormo博士介绍说：“有史以来第一次，我们能够看到蜕膜和胎盘中的各个细胞里都有哪些基因在活动，并了解有哪些基因可以调节母体的免疫系统。”

通过细胞标记物的分选，研究人员鉴定出蜕膜的多个细胞亚型，尤其是对于妊娠早期数量显著增多的蜕膜自然杀伤细胞，找出了具有不同免疫调节方式的三个主要亚群。研究者认为，在初次妊娠期间，有些亚群的细胞与特定的胎盘细胞之间可能通过相互作用使这些免疫细胞在再次妊娠时更有效地应答。

▲这一图谱能告诉我们许多关键信息（图片来源：参考资料[1]）

这些重要信息让我们了解正常情况下的早期妊娠发生了什么，更关键的是，用通讯作者之一、纽卡斯尔大学的Muzlifah Haniffa教授的话说，对于研究“先兆子痫和流产等疾病”具有重大意义，为诊疗提供线索。

此外，这项结果对癌症研究也有借鉴意义。因为肿瘤细胞能够躲避免疫系统的追杀，并建立起血液供应通道给自己提供氧气和营养成分，正是用到了类似的机制。我们可以知道如何调节免疫系统、有效地阻碍肿瘤的生长。

参考资料：

[1] Roser Vento-Tormo et al., (2018), Single-cell reconstruction of the early maternal–fetal interface in humans, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0698-6