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          劉峰團隊合作揭示胎盤巨噬細胞新起源

            眾所周知,連接母體和胎兒的胎盤,既參與母胎氣體、營養物質以及廢物交換,分泌妊娠胚胎發育所需激素和生長因子,同時還保護胎兒不受母體免疫系統的攻擊(Rossant and Cross, 2001)。近年來,除上述經典生物學功能之外,胎盤在胚胎期造血過程中的作用也逐漸被揭示。小鼠妊娠中期(胚胎期E12.5-E13.5)的胎盤中含有大量造血干/祖細胞(hematopoietic stem and progenitor cells, HSPCs)(Gekas et al., 2005; Ottersbach and Dzierzak, 2005)。研究人員利用缺乏心跳的Ncx1-/-小鼠,推測胎盤中可能存在原位產生的血細胞 (Rhodes et al., 2008)。但是,由于Ncx1-/-小鼠死于E11.5 (Koushik et al., 2001),胎盤原位產生的血細胞類型及其生物學功能尚不清楚。

            2021年6月30日,中國科學院動物研究所劉峰研究組與北京大學韓敬東團隊、中科院動物所王紅梅團隊合作,在Developmental Cell雜志發表題為“De novo generation of macrophage from placenta-derived hemogenic endothelium”的研究論文。該論文通過單細胞轉錄組測序和體外功能實驗,發現并鑒定了胎盤生血內皮細胞,隨后通過譜系示蹤技術,證實了巨噬細胞的胎盤生血內皮細胞來源。這一研究不僅豐富了我們對胎盤造血的認識,還揭示了胎盤巨噬細胞的新起源。

            研究人員首先通過單細胞轉錄組測序技術,鑒定了胎盤中所有胎兒來源的細胞類型,并搭建了數據信息網站(http://liulab.ioz.ac.cn/Placenta_hematopoiesis/)。通過對胎盤內皮細胞的深入解析,研究人員鑒定了一群特殊的并可被CD44標記的動脈內皮細胞。體外共培養實驗發現,CD44+胎盤內皮細胞具有生血潛能。隨后,通過比較胚胎期不同造血位點(卵黃囊、主動脈-性腺-中腎和胎盤)的內皮細胞轉錄組,研究人員發現Hoxa13特異性表達在胎盤內皮細胞中。因此,研究人員將新構建的Hoxa13CreER小鼠與熒光報告小鼠交配,并在特定時間對孕鼠進行它莫西芬處理,以此體內示蹤系統特異性標記胎盤內皮細胞。通過單細胞轉錄組測序對Hoxa13+譜系細胞進行分析,研究人員進一步證實了胎盤生血內皮細胞的存在。與此同時,體內外功能實驗證明Hoxa13+胎盤生血內皮細胞可以直接貢獻巨噬細胞。此外,通過轉錄組預測分析,研究人員發現胎盤內皮細胞產生兩種巨噬細胞亞型,參與免疫響應、促進血管發育和保護胎兒免受病毒入侵。

            綜上所述,本文首次描繪了胎盤中胎兒來源的所有細胞類型,不僅為胎盤功能研究提供了重要的轉錄組資源,還擴充了胎盤作為生血內皮細胞以及巨噬細胞來源的臨床應用價值。中國科學院動物研究所博士研究生梁桂仙、博士后蔣祥祥和中國科學院營養與健康研究所博士研究生周純羽為該論文第一作者。上述工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委重點項目和中國科學院先導專項的資助。

            https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.06.005

            References

            Gekas, C., Dieterlen-Lievre, F., Orkin, S.H., Mikkola, H.K., 2005. The placenta is a niche for hematopoietic stem cells. Dev Cell 8, 365-375.

            Koushik, S.V., Wang, J., Rogers, R., Moskophidis, D., Lambert, N.A., Creazzo, T.L., Conway, S.J., 2001. Targeted inactivation of the sodium-calcium exchanger (Ncx1) results in the lack of a heartbeat and abnormal myofibrillar organization. FASEB J 15, 1209-1211.

            Ottersbach, K., Dzierzak, E., 2005. The murine placenta contains hematopoietic stem cells within the vascular labyrinth region. Dev Cell 8, 377-387.

            Rhodes, K.E., Gekas, C., Wang, Y., Lux, C.T., Francis, C.S., Chan, D.N., Conway, S., Orkin, S.H., Yoder, M.C., Mikkola, H.K., 2008. The emergence of hematopoietic stem cells is initiated in the placental vasculature in the absence of circulation. Cell Stem Cell 2, 252-263.

            Rossant, J., Cross, J.C., 2001. Placental development: lessons from mouse mutants. Nat Rev Genet 2, 538-548.

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