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IF 45.8!打破校史!恭喜江西农业大学以第一单位首登《Science》!

  • 2026-10-30 21:59:05
IF 45.8!打破校史!恭喜江西农业大学以第一单位首登《Science》!

引言

introduction

顶刊创新的思路有多清晰?

江西农业大学这篇 《Science》 把 

“猪作为生物医学模型” 玩出了新高度:

① “全同体”设计→排除遗传干扰;

② 基因编辑猪→实锤IRX6为微胶质特有转录因子;

③ 亮氨酸回补→猪&大鼠反向验证 FGR机制。

步步扎实,图图有验证。

“单细胞图谱+功能验证” 的范式,值得反复琢磨!

PART 1

文献解读

标题:家族单细胞图谱揭示了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:45.8/Q1

PART 2

研究背景与方法

尽管已有大规模单细胞图谱,但单一个体所有组织的完整图谱仍面临挑战,

尤其是妊娠期母体快速生理适应及胎儿生长受限(FGR) 的细胞机制研究受限。人类样本难以获取,而猪因解剖和生理与人类相似,成为理想模型。

研究方法

1.试验设计:

  • 构建“all-from-one”单细胞图谱,覆盖1头怀孕母猪(119组织)及1头雄性胎儿(115组织),分析256万细胞。

2.动物模型:

  • 使用大白猪家族及SD大鼠,建立FGR自然发生模型。

3.机制验证:

  • 联合单细胞/单核测序、代谢组学、类器官、基因编辑猪及免疫荧光/RNAscope。

4.联合分析:

  • 整合人、小鼠单细胞数据进行跨物种比较。

5.统计方法:

  • 采用t检验、AUROC、MetaNeighbor、cNMF、hdWGCNA及GO/KEGG富集分析。

图形摘要

PART 3

研究框架

📌研究核心要点框架已整理,点击图片查看。(5分钟获取核心要点)!

《单细胞图谱:

同一体视角下妊娠心脏重塑与FGR营养轴》

PART 4

研究结果

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01 /单细胞图谱

团队从一头怀孕母猪及其胎儿采集115个和119个组织,16小时内完成解离,测得256万个细胞【图1】。

图1.两个猪家族“一体化”

单细胞全景图概览

共注释出76种主要细胞类型和412种内皮亚型【图2】。脑与外周内皮在生长、免疫和代谢上均不同【图3A】。

图2.构建“一体化”单细胞图谱并表征胎儿

及成年猪全身器官

内皮细胞(EC)分布特征

脑部内皮免疫相关基因(如SLA家族和CD36)表达很低,而外周内皮表达很高,说明脑血管具有独特的免疫保护机制【图3C】。

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

思路复现:快速采集所有组织,用标准化解离方案处理后测序。按器官聚类注释,重点比较脑与外周内皮的免疫通路差异。

❞

02/关键调控因子

因胎儿与母亲遗传背景一致,团队系统识别出多种细胞类型特异性转录因子。

在11个脑区中,IRX6仅在小胶质细胞中高表达,tau分数达0.98【图4E-F】。

通过基因编辑猪和snATAC-seq验证,IRX6的染色质开放区域仅存在于小胶质细胞【图4G】。

图4.细胞类型特异性转录因子

的鉴定与表征

敲除IRX6后,小胶质细胞内突触修剪和细胞因子相关基因表达改变【图4J-M】,证明IRX6是小胶质细胞功能的关键调控因子。

思路复现: 从全组织数据中用tau分数筛选特异性TF。

对候选基因做基因编辑猪,用snATAC-seq验证染色质可及性,再对敲除猪的小胶质细胞做差异分析。

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03 /器官代谢重塑

团队对未孕、孕晚期和产后母猪的心脏四个区域进行单核测序,发现孕晚期心肌细胞和内皮细胞变化最大【图5A-C】。

图5.猪心脏在NP、LP和PP状态下

的动态细胞与功能适应性变化

一种称为Cap2的毛细血管内皮在孕期大量增加,产后恢复基线【图5G-H】。Cap2高表达脂肪酸转运基因(LPL、FABP3),而另一种Cap1高表达葡萄糖转运基因【图5I-J】。

功能实验证实,过表达这些基因可增强内皮细胞摄取脂肪酸【图5M-N】。这表明怀孕心脏通过切换能量底物满足代谢需求。

思路复现: 取不同孕期母猪心脏做snRNA-seq。对内皮细胞细分亚群,用脂肪酸摄取实验(BODIPY-C16)验证转运功能。

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04 /胎盘营养限控

同一母体内,生长受限胎儿的胎盘滋养层细胞中,中性氨基酸转运蛋白SLC1A5和SLC38A2表达降低【图6C-D】。

图6.解析胎儿生长受限的细胞机制

这些胎儿血清亮氨酸浓度下降【图6Q】,肌肉中一种II型肌纤维亚型(IIC1)比例减少【图6E-F】。

体外类器官实验表明,敲低这两个转运蛋白会减少亮氨酸摄取,补充亮氨酸可恢复II型肌纤维比例【图6H-O】。

在猪和鼠的孕期亮氨酸干预实验中,限制亮氨酸导致胎儿体重下降,后期补充只能部分挽救【图6P-T】。

图7.比较分析表明,猪、人类和小鼠之间

的细胞类型及

基因表达程序具有跨物种保守性

跨物种分析显示,人心脏也存在类似Cap2亚型,人滋养层同样高表达SLC1A5和SLC38A2【图7F-G】。这套图谱帮我们更好理解怀孕适应和胎儿发育是怎么回事。

思路复现:对比生长受限与正常胎儿的胎盘单细胞数据,锁定下调的转运蛋白。

用类器官敲低验证功能,再用孕期限制亮氨酸的动物实验确认表型。最后用MetaNeighbor做跨物种比对。

文章小结

Summary of the article

该图谱揭示妊娠期心脏Cap2亚型代谢重编程,并阐明FGR中L-亮氨酸转运不足致肌纤维减少、体重下降。

跨物种分析显示关键细胞类型保守,为妊娠适应及FGR干预提供新靶点。

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