近日，北理工生命学院董磊教授团队肖振宇副教授与中国科学院动物研究所王红梅研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所陆发隆研究员以及北京大学第三医院李蓉教授合作论文“Single-nucleus multi-omic profiling of human placental syncytiotrophoblasts identifies cellular trajectories during pregnancy”在《Nature Genetics》期刊发表。

胎盘是妊娠期间胎儿生存和发育必需的多功能器官，构成胎盘的主要细胞类型是不同种类的滋养层细胞，其中细胞滋养层细胞（cytotrophoblast cells, CTBs）可作为祖细胞分化为单核的绒毛外滋养层细胞（extravillous trophoblast cells, EVTs）和多核的合体滋养层（syncytiotrophoblast, STB）。STB执行激素合成、免疫防御和物质运输等多种关键功能，至足月分娩时STB中的细胞核数量增加到580亿之多。尽管STB细胞核之间存在差异是已知的，但其异质性的调控机制远未被阐释清楚。

为解决以上重大科学难题，该研究利用单细胞核RNA和ATAC测序技术（snRNA-seq和snATAC-seq）、人类滋养层干细胞（human trophoblast stem cells, hTSCs）和基于hTSCs构建的滋养层类器官等体系系统揭示了妊娠不同时期STB细胞核的动态异质性、发育轨迹、功能以及谱系特异性的转录因子调控网络，为胎盘功能异常相关妊娠并发症的研究提供了重要理论支撑。中国科学院动物研究所和中国科学院遗传与发育生物学研究所联合培养博士后王美蛟、苏州大学附属独墅湖医院副研究员刘亚伟、中国科学院动物研究所博士研究生孙润、北京大学第三医院博士后刘芬婷为该研究的共同第一作者。威尼斯144777硕士研究生李佳倩为第二作者，硕士研究生谢鑫炜为共同作者。

妊娠早期和晚期人类胎盘snRNA-seq和snATAC-seq分析。A. 实验设计示意图。B. snRNA-seq细胞核UMAP图。C. snATAC-seq细胞核UMAP图。D. 整合snRNA-seq和snATAC-seq数据的细胞核UAMP图。

本研究从表达和表观遗传角度描述人类妊娠不同时期STB细胞核的异质性、分化轨迹及调控机制，挖掘出妊娠早期、晚期调控各STB谱系的核心转录因子，对人类STB谱系动态发育调控机制的理解及未来研究人类胎盘发育和相关疾病的发病机制提供了重要的理论与数据支撑。

论文的第一单位为中科院动物所，第二单位为威尼斯144777。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委员会重大项目、中国科学院基础研究领域优秀青年团队项目等的资助。