全球每年约有1500万例早产、1000万例子痫前期以及2300万例流产,这些妊娠并发症不仅威胁母婴生命,也给无数家庭带来沉重打击。尽管医学不断进步,科学家始终难以回答一个根本问题:母体与胎儿之间的“连接处”—母胎界面,究竟是如何在分子和细胞层面正常运转的?又是在哪个环节出了差错?一项最新研究,终于揭开了这片神秘区域的面纱。
日前,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Single-cell spatiotemporal dissection of the human maternal–fetal interface”的研究报告中,来自加州大学旧金山分校等机构的科学家们通过研究绘制出了一项迄今最为全面的人类母胎界面图谱。文章中,他们整合了两种前沿技术:一是大规模的单细胞核转录组和染色质可及性分析,二是亚微米分辨率的空间转录组学和CODEX多重蛋白成像。简单说,他们不仅把约20万个细胞逐个“查了户口”,还把它们放回子宫和胎盘组织的原始位置上,看清了每个细胞在干什么、邻居是谁。研究覆盖了从早孕期到足月的正常妊娠全过程。
这项研究发现了一种此前未知的母体细胞类型,这种细胞恰好位于胎儿胎盘细胞最先侵入子宫的那个“桥头堡”位置,功能颇为独特—它能调节胎盘细胞侵入子宫组织的深度。要知道,这一侵入过程直接决定了胎儿能否建立正常的血液供应。更令人意外的是,这种细胞表面携带一种大麻素受体。当研究人员用大麻素分子去刺激它时,该细胞会进一步限制胎盘细胞的入侵。这一发现为流行病学观察提供了生物学解释:已有大规模人群研究显示,孕期使用大麻与不良妊娠结局存在关联。如今,具体的细胞和分子通路浮出水面。
妊娠各阶段人类母胎界面单细胞多组学数据总览
文章中,研究者成功绘制了螺旋动脉重塑过程中的内皮细胞状态转变图谱,在正常妊娠中,胎儿来源的绒毛外滋养细胞会“改造”母体的子宫螺旋动脉,使其变宽、变松弛,从而保证胎盘获得充足血流量。而这项研究首次在单细胞水平上捕捉到了动脉内皮细胞在这一过程中的连续变化状态,为理解子痫前期等疾病打开了新窗口。
此外,研究人员还发现了一种通过内源性大麻素信号通路抑制滋养细胞侵袭的蜕膜基质细胞亚型。也就是说,母体组织并非被动接受胎儿细胞的“入侵”,而是主动参与调控,维持一种微妙的平衡—入侵不足会导致流产,入侵过度则可能引发胎盘植入等严重并发症。
研究人员还将这一高精度图谱与超过一万名患者的全基因组关联分析数据相结合,精准定位了子痫前期、早产和流产最易攻击的母体和胎儿细胞类型。以子痫前期为例,受影响最严重的正是那些参与母体子宫血管重塑的细胞。提示该病可能源于母胎双方细胞之间的“沟通失灵”,而非单一方的过错。
这项研究提供了一个高分辨率的空间单细胞多组学参考图谱,不仅描绘了正常妊娠的“标准答案”,也为解码发育异常搭建了框架。对于临床而言,这意味着未来有可能在细胞和分子层面更早识别高风险妊娠。而对于那些经历过妊娠并发症的家庭来说,每一项基础研究的突破,都在为更安全的孕期管理铺路。毕竟,搞清楚一场精妙的“双人舞”的每一个动作,才能知道哪个转身最容易踩到脚。(生物谷Bioon.com)
参考文献:
Wang, C., Zhou, Y., Wang, Y. et al. Single-cell spatiotemporal dissection of the human maternal–fetal interface. Nature (2026). doi:10.1038/s41586-026-10316-x