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IF45.8!国家杰青项目加持!江西农业大学黄路生院士团队荣登2026新年首期《Science》!

2026-03-29 00:16:34

引言

妊娠期母体与胎儿如何实现“全身性联动”🧐？

📍这一困扰生殖医学领域的关键谜题，近日由江西农业大学黄路生院士团队在《Science》揭开答案👇！

✨ 突破性发现：✅ 全景构建：绘制全球首个“同家系”猪单细胞图谱，涵盖256万个细胞、超230个组织位点。✅ 机制阐明：揭示妊娠期心脏Cap2毛细血管发生代谢重塑，发现胎盘亮氨酸转运障碍是胎儿生长受限的核心诱因。

✨ 里程碑意义：为妊娠生理提供细胞分辨率层面的全景蓝图，推动猪模型在人类生物医学研究中的深入应用👏

文献解读

研究方法

本研究通过构建全球首个“同家系”猪单细胞图谱，覆盖妊娠期多个关键时间点（妊娠前期、中期、晚期）的256万余个细胞，涉及母体与胎儿双方超230个组织位点。采用单细胞转录组测序（scRNA-seq）、单细胞染色质开放性测序（scATAC-seq）及空间转录组技术，结合跨组织细胞通讯分析与功能验证实验，系统解析妊娠期母体-胎儿跨器官联动网络，并聚焦胎盘亮氨酸转运障碍与胎儿生长受限的细胞与分子机制。

01 研究意义与创新

✅方法创新：本研究首次构建全球“同家系”猪单细胞多组学图谱，突破传统单样本或跨个体研究混杂变量干扰，实现遗传背景高度统一下的细胞水平系统解析。整合单细胞转录组、染色质开放性测序及空间转录组技术，覆盖母体与胎儿双方超230个组织位点，建立了跨器官、跨时间的妊娠期细胞互作研究新范式，为大型动物模型的多组学整合提供了技术标杆。

✅机制创新：研究首次揭示妊娠期心脏Cap2毛细血管发生代谢重编程，提出母体心血管系统在妊娠期存在组织特异性的细胞水平代谢适应。同时，明确胎盘滋养层细胞亮氨酸转运障碍是胎儿生长受限的核心细胞事件，将营养物质跨胎盘转运与胎儿发育受限直接关联，突破了传统以整体胎盘功能评估为主的认知局限。

✅理论意义：该研究为妊娠生理与胎儿生长受限提供了首个细胞分辨率的跨器官全景蓝图，揭示了母体-胎儿联动网络的细胞与分子基础。研究建立的“同家系”单细胞图谱体系，极大提升了猪作为人类生物医学模型的价值，为妊娠相关疾病（如胎儿生长受限、妊娠期高血压等）的机制研究与临床转化提供了重要理论支撑。

02研究结果

全景细胞图谱：解析妊娠这一复杂生理过程的核心难点，在于无法从健康人体中获取覆盖全周期、全器官的组织样本。为此，研究团队另辟蹊径，选择与人类生理特征高度相似的猪作为替代模型，成功完成了这项“不可能完成的任务”。研究从同一头妊娠母猪及其胎儿体内，分别采集了119个与115个组织位点，在16小时内完成所有组织的解离与测序，成功构建了包含256万个细胞的单细胞图谱【图1】。这种“源自同一家系”的设计思路，有效排除了遗传背景、年龄阶段及环境因素的干扰，为跨器官细胞类型与分子特征的精准比较提供了前所未有的“纯净”分析平台【图2】。

大脑特异密码：

依托这张全景图谱，研究团队得以深入探索细胞层面的多样性。一个引人关注的发现，指向了大脑中的免疫细胞血管内皮细胞在不同器官中呈现出迥异的“功能特征”：脑部内皮细胞主动下调免疫相关分子，以维持大脑特有的免疫豁免状态；而外周器官的内皮细胞则高表达趋化因子，随时准备应对炎症信号【图3C】。更值得注意的是，转录因子IRX6仅在“小胶质细胞”这一脑内免疫细胞中呈现高表达，且其表达模式在胎儿期与成年期、多达11个脑区中均高度保守【图4E-H】。基因编辑功能实验证实，IRX6如同小胶质细胞的“核心调控因子”，直接参与调控其突触修剪与免疫因子分泌等关键功能【图4J-M】。

妊娠核心机制：

妊娠对母体构成巨大生理挑战，而胎儿生长受限是影响新生儿健康的关键问题。研究团队分别从母体与胎儿两个维度，揭示了这两大生理现象背后的细胞机制。在母体心脏中，妊娠期一类称为Cap2的毛细血管内皮细胞数量显著增加，并高表达脂肪酸转运相关基因，协助心脏高效利用脂肪酸以应对孕期剧增的能量需求，分娩后此类细胞迅速恢复至非妊娠状态【图5A, B, G, I, J】。在生长受限胎儿的胎盘中，氨基酸转运蛋白SLC1A5与SLC38A2表达水平明显下降，致使胎儿血清亮氨酸浓度显著降低，进而导致特定肌纤维亚型（IIC1型）比例锐减，最终制约胎儿正常生长【图6C, D, F, Q, T】。

亮氨酸救援：

上述发现是否提示补充亮氨酸即可改善胎儿生长受限？研究团队在妊娠猪及小鼠模型中开展了严谨的“救援”实验，结果令人鼓舞。在亮氨酸缺乏的饮食干预下，胎儿体重、血清亮氨酸水平及关键的IIC1型肌纤维比例均显著下降【图6P-R】。而在妊娠后期及时补充亮氨酸后，上述指标均呈现明显恢复趋势，尤其在小鼠模型中恢复效果更为突出【图6P-R】。提示干预时机“时间窗口”至关重要。

跨物种桥梁：

猪模型中的发现能否为人类健康提供参考？研究团队通过整合人类单细胞数据开展跨物种比较，结果令人振奋。数据分析显示，猪在妊娠期心脏中出现的Cap2细胞，与人类心脏中一种毛细血管亚型高度同源，两者均高表达脂肪酸转运相关基因【图7F, G】。同样，在胎儿生长受限中发挥关键作用的滋养层细胞与特定肌纤维亚型，在人类与猪之间也呈现高度的分子保守性【图7E】。这一发现为理解人类妊娠相关疾病提供了重要的参考依据。