IF48.5! 恭喜江西农业大学百年首次仅用7图!唯一完成单位,地方高校发领域内中国首篇Science!
- 2026-05-17 01:15:57
📝妊娠期为母体与胎儿共同适应的关键阶段，但人类健康孕期组织样本难以获取，导致母体心脏生理重塑机制与胎儿生长受限（FGR）的细胞调控机理长期未被阐明。
📝江西农业大学黄路生教授团队在《Science》上发表了“猪单细胞图谱”家族研究。他们构建了来自同一怀孕母猪及其胎儿的“全组织、全细胞”单细胞转录组图谱，并利用猪作为模型，深入解析了孕期心脏重塑和胎儿生长受限的分子机制。
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标题：家族单细胞图谱揭示猪妊娠及胎儿生长受限的关键细胞类型
发表期刊：science
发表时间：2026年3月26日
影响因子：IF45.8/Q1
现有单细胞图谱受个体差异影响大，人类妊娠组织又难以获取，导致对母体适应及胎儿生长受限（FGR）的机制认知不足。猪因与人类解剖相似，是理想研究模型。
采用“全样本整合”设计，构建单头妊娠母猪及其胎儿的全身单细胞图谱，排除遗传与环境干扰；并联合多组学、类器官及体内实验，解析妊娠期心脏重塑及胎儿生长受限的细胞机制。
“All-from-one”设计：排除遗传与环境干扰，实现精准跨组织细胞比较。
妊娠期心脏“代谢开关”：发现妊娠特异的Cap2内皮细胞，揭示心脏能量来源从葡萄糖转向脂肪酸。
FGR的“氨基酸-肌肉”轴：证实胎盘L-亮氨酸转运不足导致特定肌纤维减少，最终引发胎儿生长受限。
研究覆盖两个猪家族144个组织位点，囊括12个生理系统，充分体现了“All-from-One”设计精髓，在统一遗传背景下实现母胎全身组织的精准比较；这一“同源样本”设计是排除个体异质性干扰的黄金标准，对发育及疾病研究具有极高的参考价值（图1）。
图1. 来自两个猪家族的“全细胞”单细胞全景图概览
通过对234个样本进行整合降维，成功注释出76种主要细胞类型，展现了广泛的细胞多样性；该全局图谱证实了从单个个体构建高质量全身细胞图谱的可行性，其“分器官注释再整合”及Harmony/BBKNN批次校正策略，为处理超多样本提供了有效流程（图2）。
图2. 胎猪与成年猪全身器官中“全整合型”单细胞图谱构建及内皮细胞景观特征分析
对59个器官的内皮细胞深度聚类，鉴定出412个亚型。关键发现：大脑内皮几乎不表达CD36和MHC II类基因，而外周内皮高表达，揭示大脑独特的免疫豁免机制。这提示深度再聚类是发现新型功能亚群和器官特异性的关键（图3）。
图3. 59个器官中内皮细胞的器官内异质性及免疫调节功能多样性
共鉴定出355个（胎儿）和407个（成年）细胞类型特异性转录因子，其中IRX6在11个脑区的小胶质细胞中特异性高表达。借助“同源个体”设计精准识别IRX6，并证实其调控突触修剪和细胞因子产生，为研究基因调控网络提供了有力范式（图4）。
图4. 细胞类型特异性转录因子的鉴定与表征
妊娠晚期心脏中Cap2内皮细胞增多，其高表达脂肪酸转运基因而低表达葡萄糖转运基因，揭示了妊娠期心脏能量代谢从葡萄糖转向脂肪酸，该转换由Cap2亚型介导；此类共表达基因模块可借助hdWGCNA等方法挖掘（图5）。
图5. 猪心脏在NP、LP和PP状态下的动态细胞及功能适应性变化
本研究首次在单细胞层面发现，GR胎猪因胎盘SLC1A5/SLC38A2下调致胎血清L-亮氨酸减少，进而使肌肉特定II型肌纤维亚群比例下降，构建了“胎盘-血液-靶器官”致病链。结合类器官与膳食干预验证因果，提示干预时机至关重要（图6）。
图6. 解析胎儿生长受限的细胞机制
跨物种单细胞整合分析显示，人、鼠、猪的免疫、上皮等细胞基因表达高度保守，且人类心脏存在Cap2内皮、胎盘高表达SLC1A5/SLC38A2，支持猪模型的转化价值。利用MetaNeighbor、cNMF等工具进行跨物种比较，可有效挖掘保守调控程序（图7）。
图7. 比较分析显示猪、人类和小鼠之间细胞类型及基因表达程序存在跨物种保守性
本研究构建了妊娠母猪及其胎儿的“全个体”全身单细胞图谱，揭示了妊娠诱导的心脏内皮重塑，并阐明了滋养层氨基酸转运障碍导致胎儿肌纤维减少、进而引发FGR的机制关联。
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