江西农业大学登上《Science》!他们绘出了迄今最完整的哺乳动物妊娠期单细胞图谱

江西农业大学登上《Science》！

256万个细胞、115个组织——他们绘出了

迄今最完整的哺乳动物妊娠期单细胞图谱

来源：Science（2026年3月26日）| 江西农业大学 | DOI: 10.1126/science.adu7265

【编者按】2026年3月26日，《Science》发表重磅研究：来自江西农业大学（猪遗传改良与种质创新全国重点实验室）的蔡立平等人领衔的团队，构建了迄今为止覆盖最广、规模最大的哺乳动物妊娠期与胎儿发育单细胞图谱。该图谱涵盖256万个单细胞、覆盖115个组织，横跨妊娠母猪、胎儿、父本及同父异母兄弟姐妹（即"家族图谱"），在全球首次实现了对妊娠期母体变化、胎儿器官发育及宫内生长受限（IUGR）病理机制的系统性单细胞解析。

一、「农业大学」登上顶刊《Science》，这研究做的是什么？

看到标题的你，也许会有一点意外。

《Science》，是与《Nature》《Cell》并列的世界三大顶级科学期刊，每周发表的论文都是全球科学界公认的最重要进展。而这一次，登上这份名单的，是一所位于江西南昌的农业大学—江西农业大学。

这所学校以猪遗传改良研究著称。中国科学院院士、「华系种猪奠基者」黄路生院士长期在此工作。而这一次登上《Science》的研究，也正是从猪出发——但研究的核心问题，远远超出了畜牧学的范畴，直指人类生命科学最重要的领域之一：

妊娠期，母体和胎儿的身体里，每一类细胞究竟发生了什么？宫内生长受限（俗称「胎儿发育迟缓」）这一威胁全球数百万新生儿的疾病，究竟在哪些细胞层面出了问题？

为了回答这些问题，研究团队做了一件极其浩大的工程：

他们测序了256万个单细胞，覆盖115个组织，对象包括妊娠母猪、胎儿、父本猪以及同父异母的兄弟姐妹-构成了一份完整的「家族单细胞图谱」。这是迄今为止哺乳动物中规模最大、覆盖最全面的此类研究。

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二、为什么用猪？猪比小鼠更接近人类

看到这里，你可能会问：为什么不用人，或者不用实验小鼠？

这是一个非常关键的科学选择。

小鼠的局限

小鼠是生命科学最常用的模式生物，但它们在妊娠和胎儿发育上与人类差异相当大：小鼠一窝生十几只，妊娠期只有19天，胎盘结构也与人类迥异。很多在小鼠上发现的规律，到了人类就无法重现。

猪：迄今最接近人的大型哺乳动物模型

猪就不同了。猪在生理学上与人类高度相似：

• 妊娠期：约114天，与人类9个月的妊娠期在生物学复杂性上具有可比性。

• 胎盘结构：弥散型胎盘，与人类绒毛型胎盘的分子信号机制有高度相似性。

• 宫内生长受限：猪天然会在一窝仔猪中出现部分发育迟缓的个体（俗称「僵猪」），是研究人类IUGR（宫内生长受限）的天然模型。

• 遗传与家族：猪的繁殖特性使研究者可以同时获得父本、母本、全同胞和半同胞等「家族」样本，实现前所未有的遗传背景控制。

正因如此，猪被认为是目前研究人类妊娠与胎儿发育最理想的大型哺乳动物模型。

选择猪作为研究对象，不是「退而求其次」，而是「精准匹配」-这也是为什么研究发表在《Science》而非畜牧学期刊的核心原因。

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三、256万细胞、115个组织：这张图谱到底有多大？

单细胞RNA测序（scRNA-seq）是近十年最革命性的生物技术之一，它能让科学家对每一个细胞单独测序，了解那个细胞里哪些基因在「开」，哪些在「关」，从而精确识别细胞类型、状态和功能。

但单细胞测序的挑战在于：一次实验通常只能覆盖几个组织、几万到几十万个细胞。

江西农业大学团队做到了什么量级？

▶ 256万个单细胞，覆盖115个组织 ▶ 样本横跨妊娠母猪全妊娠期多个时间点、对应胎儿、父本及半同胞 ▶ 构成「家族图谱」-同一家族不同成员的细胞数据首次被整合对比 ▶ 这是迄今为止哺乳动物妊娠与发育领域规模最大、覆盖最广的单细胞图谱

为了完成这项工作，研究团队需要从数十头猪的115种不同组织中分离出活细胞，对每一个细胞进行单独的RNA测序，再通过大规模计算分析对256万个细胞进行分类、注释和比对，工作量之巨大，令人难以想象。

但这张图谱的价值，远不只是「数字大」。它提供的，是一张前所未有的生命地图。

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四、三大核心发现：妊娠期心脏、胎脑小胶质细胞、宫内生长受限

发现一：妊娠期母体心脏的深刻重塑

怀孕会改变心脏，这在临床上早有记载，妊娠期心排血量会增加30%-50%，心脏会适应性扩大。但这种变化在细胞层面是如何发生的？哪些细胞类型参与？什么分子机制驱动？长期以来，人们知之甚少。

利用这张家族图谱，研究团队系统比较了妊娠期和非妊娠期母猪心脏的细胞组成变化，发现了妊娠诱导的心脏细胞重塑的精细分子图景：特定的内皮细胞、心肌细胞亚群在妊娠期发生了显著的转录状态变化，相关信号通路的激活与临床观察到的心脏功能适应性改变高度一致。

这为理解妊娠期心脏病风险，以及产后心脏恢复的机制，提供了迄今最精细的细胞层面证据。

发现二：胎儿大脑小胶质细胞的发育轨迹

小胶质细胞（microglia）是大脑里的「免疫卫士」，也是脑发育的关键调控者。它们来自胚胎期的卵黄囊，在胎儿大脑发育过程中逐渐定居并成熟。

然而，小胶质细胞在胎儿发育过程中是如何分阶段成熟的？不同发育阶段的小胶质细胞有哪些功能状态？这在大型哺乳动物中几乎从未被系统性描绘过。

研究团队在胎儿大脑的单细胞数据中，精细刻画了小胶质细胞从早期前体到成熟细胞的完整发育轨迹，识别出了多个与特定发育时期对应的功能亚群，并发现了与人类胎儿脑发育研究高度吻合的保守分子特征。

这不仅是猪神经发育生物学的重要突破，也为理解人类胎儿大脑发育障碍（如自闭症谱系障碍、早产儿脑损伤）提供了重要的参照系统。

发现三：揭开宫内生长受限（IUGR）的细胞层面「密码」

宫内生长受限（Intrauterine Growth Restriction，IUGR），通俗地说就是「胎儿在子宫里没长好」。

全球约有10%的新生儿受到IUGR的影响。IUGR婴儿不仅出生体重偏低，还面临更高的新生儿死亡风险，以及成年后患糖尿病、心血管疾病、认知障碍的长期风险。在中国，每年受IUGR影响的新生儿超过100万。

然而，IUGR的发病机制至今仍不清楚。医学界甚至连「哪些细胞类型最先出问题」都没有明确答案，更遑论针对性治疗。

研究团队利用猪的天然IUGR模型（同一窝仔猪中体重显著偏低者），与正常体重的同窝仔猪进行系统的单细胞对比分析，覆盖多个关键器官和胎盘。

关键发现：研究团队在多个器官和胎盘中，识别出了IUGR特异性出现的细胞群和基因表达变化，揭示了IUGR发生的关键细胞类型和分子信号通路，为未来的早期诊断标志物和干预靶点的开发提供了直接线索。

更重要的是，由于猪IUGR与人类IUGR在遗传和生理上的高度相似性，这些发现具有直接的人类临床转化价值。

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五、「家族图谱」：一个全新的研究范式

这项研究最独特的设计之一，是将「家族」纳入了图谱构建的框架中。

传统的单细胞图谱，通常只研究一种样本类型。而这项研究同时收集了：

• 妊娠母猪：全妊娠期多个时间点，涵盖所有主要器官。

• 对应胎儿：不同发育阶段，全身115个组织。

• 父本公猪：提供遗传背景参照。

• 同父异母兄弟姐妹：控制父本遗传变量，专注研究母体环境和个体差异的影响。

这种「家族图谱」设计，使研究者可以：同时分析母体和胎儿的细胞变化；区分遗传因素和环境因素对发育的影响；在严格控制遗传背景的前提下，比较正常发育和IUGR个体的差异。

这是单细胞图谱研究领域一种全新的系统性设计思路，或将成为未来此类研究的重要范式。

「尽管目前已有大规模细胞图谱，但在单一生命体内覆盖所有组织，尤其是胎儿和妊娠母体，仍是巨大挑战。我们的这份图谱填补了这一空白。」-论文摘要

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六、江西农业大学：一所被低估的农业高校

江西农业大学，位于江西省南昌市，1905年建校，迄今已有120年历史，是农业农村部、国家林业和草原局与江西省政府共建高校。

在普通公众眼中，它或许只是一所「地方农业大学」。但在猪遗传改良领域，江西农业大学实际上是中国乃至全球的顶级机构之一。

这里有中国科学院院士黄路生，他领衔建立的「国家生猪遗传改良计划」，为中国种猪核心种质的自主可控做出了决定性贡献；这里有猪遗传改良与种质创新全国重点实验室（原农业部重点实验室），承担着中国生猪育种「卡脖子」问题的核心攻关。

这一次，江西农业大学的研究团队以一项发表在《Science》的研究向世界证明：地方农业大学，同样可以做出改变人类对生命认知的工作。

在这个领域，「农业」与「基础生命科学」从来都不是对立的。猪，是连接这两者最好的桥梁。

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七、这张图谱，对人类健康意味着什么？

有人可能会问：研究猪的细胞图谱，跟我们普通人有什么关系？

关系非常大。

• 对孕产妇心脏健康：妊娠期心脏病是孕产妇死亡的重要原因之一。这张图谱揭示的妊娠期心脏细胞重塑机制，为未来研发保护妊娠期心脏的干预手段提供了新靶点。

• 对早产儿脑损伤：小胶质细胞发育轨迹的清晰描绘，有助于理解早产儿大脑为何更容易受损，以及如何通过细胞层面的干预来保护发育中的胎儿大脑。

• 对宫内生长受限：全球每年有数百万IUGR新生儿，中国每年超过100万。这项研究是迄今最深入的IUGR细胞机制研究，直接指向了早期诊断标志物和治疗靶点的发现。

• 对整个发育生物学：这张覆盖115个组织的家族图谱，是一份极其珍贵的公共科学资源。全球任何研究者都可以在此基础上开展后续研究，加速对妊娠和发育机制的理解。

数据开放：研究团队已将全部256万细胞的数据上传至Zenodo数据库（DOI: 10.5281/zenodo.18993497），向全球科研界免费开放。

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八、尾声：一头猪，一份家族图谱，一个科学里程碑

从一头猪开始。

研究者采集了妊娠期母猪的每一个重要器官，也采集了胎儿的每一个发育中的组织，甚至包括了父亲和同父异母的兄弟姐妹。然后，对这256万个细胞逐一「问话」：你是哪种细胞？你的哪些基因在工作？你和你的邻居在交流什么信号？

这些问题的答案，汇聚成了这张人类科学史上前所未有的哺乳动物妊娠与发育图谱。

它来自江西，来自一所许多人从未听说过的农业大学，来自一群在猪圈和实验室之间来回穿梭的中国科学家。

这张图谱告诉我们：解答生命最重要的问题，不需要来自某个特定的地方，不需要用某个特定的模式生物。需要的，是对科学问题的精准把握，是大规模、系统性、家族式的设计智慧，以及面对256万个细胞时，坚持不懈的耐心。

原始论文：Cai L et al. Family single-cell atlases reveal pig pregnancy and fetal growth restriction critical cell types.

Science 391, 1373–1382 (2026)|DOI: 10.1126/science.adu7265

作者单位：猪遗传改良与种质创新全国重点实验室，江西农业大学，南昌