從妊娠早期開始，胎兒來源的絨毛外滋養(yǎng)層（EVT）侵入子宮并重塑螺旋動(dòng)脈，將其轉(zhuǎn)化為擴(kuò)張血管。目前已有研究表明，EVT與母體蛻膜協(xié)調(diào)促進(jìn)有利于螺旋動(dòng)脈重塑（SAR）的組織微環(huán)境。然而，關(guān)于參與這類活動(dòng)的細(xì)胞類型及相互作用，以及細(xì)胞隨著胎齡演變的規(guī)律尚不清楚。

2023年7月，斯坦福大學(xué)的Michael Angelo團(tuán)隊(duì)在Nature (IF 64.8)雜志上發(fā)表題為“A spatially resolved timeline of the human maternal-fetal interface”的研究，研究者對(duì)66例妊娠6-20周個(gè)體完整蛻膜中的50萬個(gè)細(xì)胞和近600條動(dòng)脈血管，進(jìn)行空間蛋白質(zhì)組學(xué)和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的檢測(cè)，構(gòu)建了懷孕前半段人類母胎界面的時(shí)空?qǐng)D譜。通過對(duì)特定蛋白和基因的定位，作者最終開發(fā)了一個(gè)螺旋動(dòng)脈重塑（SAR）的綜合模型，發(fā)現(xiàn)伴隨入侵的是促血管生成、EVT程序的上調(diào)，這些程序可促進(jìn)與血管內(nèi)皮的相互作用，同時(shí)避免激活母體免疫細(xì)胞。

?研究材料

妊娠6-20周個(gè)體完整蛻膜中的50萬個(gè)細(xì)胞和近600條動(dòng)脈血管，n=66

?技術(shù)路線

步驟1：蛻膜空間蛋白/轉(zhuǎn)錄檢測(cè)及細(xì)胞定位；

步驟2：蛻膜螺旋動(dòng)脈重塑（SAR）評(píng)定與轉(zhuǎn)錄表達(dá)；

步驟3：與胎齡（GA）相關(guān)的免疫細(xì)胞評(píng)定；

步驟4：與胎齡（GA）相關(guān)的免疫基因表達(dá)計(jì)算；

步驟5：蛻膜不同區(qū)域的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)。

?研究結(jié)果

1. 蛻膜的空間多重成像

作者對(duì)66名接受選擇性終止妊娠且胎兒無異常的志愿者胎膜和蛻膜組織進(jìn)行收集、福爾馬林固定和石蠟包埋。設(shè)計(jì)37重抗體組合（功能標(biāo)記蛋白）并通過多路離子束飛行時(shí)間成像（MIBI-TOF）對(duì)樣本進(jìn)行空間蛋白組分析；空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)通過深度學(xué)習(xí)算法對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分割，分成25個(gè)細(xì)胞群并結(jié)合標(biāo)志物及組織學(xué)特征進(jìn)行手動(dòng)注釋。作者鑒定到總的細(xì)胞類型為結(jié)構(gòu)細(xì)胞、免疫細(xì)胞、胎兒細(xì)胞。其中結(jié)構(gòu)細(xì)胞由成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和腺體上皮細(xì)胞組成；免疫細(xì)胞以巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞為主，T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞數(shù)量很少；胎兒細(xì)胞分為四個(gè)EVT亞群，表達(dá)marker不同。

在免疫細(xì)胞中，蛻膜巨噬細(xì)胞普遍表達(dá)CD163和CD206，這與M2極化的耐受性表型一致。根據(jù)CD11c和HLA-DR表達(dá)將DC-SIGN+巨噬細(xì)胞進(jìn)一步分為三個(gè)亞群：Mac2a，Mac2b和Mac2c。NK細(xì)胞根據(jù)CD57，CD11c和CD8的組合表達(dá)分成四個(gè)亞群：NK1，NK2，NK3和NK4。T細(xì)胞由CD8+ T細(xì)胞、NK T細(xì)胞，CD4+T細(xì)胞和少量的Treg細(xì)胞組成。免疫細(xì)胞的組成和表達(dá)可能對(duì)驅(qū)動(dòng)母體耐受起到關(guān)鍵作用。綜上，母體和胎兒中功能細(xì)胞共同排列以維持妊娠期間耐受性的生態(tài)位。

2. 螺旋動(dòng)脈重塑（SAR）與局部組成相關(guān)

異常的SAR與產(chǎn)科并發(fā)癥有關(guān)，但其背后的細(xì)胞調(diào)控尚不清楚。作者通過時(shí)空?qǐng)D集構(gòu)建了SAR軌跡，對(duì)588條動(dòng)脈樣本進(jìn)行階段歸類，根據(jù)動(dòng)脈擴(kuò)張、平滑肌損失與EVT內(nèi)皮化程度分為5個(gè)階段。結(jié)果展示SAR雖與胎齡（GA）相關(guān)，但在某些時(shí)期里一致性不完全。作者開發(fā)了一個(gè)算法判定SAR與GA的相關(guān)性，對(duì)每個(gè)動(dòng)脈樣本提取35個(gè)參數(shù)，結(jié)合手動(dòng)分期構(gòu)建SAR的高度解析擬時(shí)軌跡，并賦予SAR重塑評(píng)分（δ）。通過線性回歸分析，蛻膜EVT的頻率與SAR的相關(guān)性較強(qiáng)，而母體免疫細(xì)胞比例的變化主要由GA驅(qū)動(dòng)。

3. 免疫微環(huán)境組成與胎齡（GA）相關(guān)

作者對(duì)免疫細(xì)胞與胎齡的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估，隨著GA增加（6-20周），細(xì)胞類型從NK細(xì)胞T細(xì)胞表現(xiàn)出細(xì)胞毒性及免疫抑制，逐步轉(zhuǎn)化到以間質(zhì)細(xì)胞和耐受性巨噬細(xì)胞為主。通過建立測(cè)試訓(xùn)練隊(duì)列的脊回歸模型，發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的相對(duì)頻率與GA呈負(fù)相關(guān)，而總巨噬細(xì)胞頻率與GA呈正相關(guān)，但基于相同免疫細(xì)胞頻率預(yù)測(cè)SAR（δ）的回歸模型表現(xiàn)不佳，這證明了免疫系統(tǒng)的改變是由GA而不是SAR驅(qū)動(dòng)的。

4. 與GA有關(guān)耐受性標(biāo)志物的上調(diào)

作者分析GA和SAR與各細(xì)胞類型中關(guān)鍵基因蛋白的變化關(guān)系。首先，SAR 和 GA 都與 IDO-1+表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化相關(guān)；其次，NK1細(xì)胞隨著SAR增加表現(xiàn)出Ki67+的增加；第三，先天免疫的功能變化優(yōu)先與GA相關(guān)，巨噬細(xì)胞都表現(xiàn)了TIM-3和GAL-9的上調(diào)。作者進(jìn)一步確定GAL-9+成纖維細(xì)胞與空間生態(tài)共定位的關(guān)系，通過對(duì)每個(gè)細(xì)胞最近鄰的細(xì)胞類型組成進(jìn)行聚類來識(shí)別組織微環(huán)境。GAL-9+成纖維細(xì)胞強(qiáng)烈傾向于與CD57+ NK細(xì)胞共定位。值得注意的是，這種趨勢(shì)伴隨著 NK2 細(xì)胞中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶 (iNOS) 表達(dá)的 GA 依賴性增加。結(jié)合在早期SAR中觀察到的NK2細(xì)胞血管富集，這些發(fā)現(xiàn)表明巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的蛋白表達(dá)可能與胎兒EVT具有協(xié)同耐受作用，以此減輕NK細(xì)胞依賴性的免疫細(xì)胞毒性。

5. 時(shí)空的EVT表型

作者在圖像中劃分MIBI的數(shù)據(jù)，定義了EVT的三個(gè)區(qū)室：絨毛及間質(zhì)區(qū)、螺旋動(dòng)脈及血管周圍、重塑螺旋動(dòng)脈及血管內(nèi)。結(jié)合SAR時(shí)間軌跡，血管周圍EVT在SAR中始終比血管內(nèi)EVT更早出現(xiàn)。每個(gè)區(qū)室的增殖標(biāo)志物揭示了EVT的漸進(jìn)性轉(zhuǎn)變：伴隨著 PD-L1的增加，功能標(biāo)志物在間質(zhì)、血管周圍和血管內(nèi) EVT 中逐漸減少，并在血管內(nèi)室中達(dá)到峰值，這些分析結(jié)果與空間軌跡一致。為了證實(shí)標(biāo)志物可證明動(dòng)脈侵襲隨著EVT轉(zhuǎn)錄進(jìn)程改變，作者通過間質(zhì)和血管內(nèi)?EVT?的空間轉(zhuǎn)錄組信息，確定了對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)重塑和血管生成重要的基因的轉(zhuǎn)錄變化。為了進(jìn)一步探究轉(zhuǎn)錄變化對(duì)SAR的促進(jìn)，作者使用 NicheNet分析血管內(nèi) EVT 和動(dòng)脈細(xì)胞之間潛在的細(xì)胞相互作用，確定了EVT和動(dòng)脈之間的10種蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，預(yù)計(jì)影響121個(gè)下游靶標(biāo)，這些靶標(biāo)與內(nèi)皮功能障礙和細(xì)胞凋亡有關(guān)，且可調(diào)節(jié)血壓和血管生成。綜上所述，轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果驗(yàn)證了空間圖譜中EVT表型的變化進(jìn)程，同時(shí)揭示了在妊娠相關(guān)疾病中受到干擾的途徑。

?小編小結(jié)

本研究采用空間蛋白組學(xué)+空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的空間多組學(xué)聯(lián)合模式，對(duì)不同胎齡的終止妊娠的蛻膜和動(dòng)脈血管樣本進(jìn)行分析，探究針對(duì)不同轉(zhuǎn)錄進(jìn)程中EVT的細(xì)胞侵襲和免疫調(diào)控。早期人類母胎界面的時(shí)空?qǐng)D譜將為妊娠并發(fā)癥下，母胎耐受和SAR擾動(dòng)提供了數(shù)據(jù)范例。同樣，這項(xiàng)工作也為腫瘤進(jìn)展過程中的免疫耐受，組織重塑和血管生成提供了數(shù)據(jù)支撐。

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