《Journal of Reproductive Immunology》：The pathological accumulation of EVTs within the trophoblast shell in preeclampsia revealed by spatial transcriptomics
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胎盘来源的子痫前期（PE）与滋养层细胞异常浸润及血管重塑障碍相关，本研究通过空间转录组学（ST）发现PE胎盘蜕膜区细胞运动、浸润和迁移减弱，绒毛区血管发育及细胞增殖分化显著下调，并揭示细胞滋养层壳（簇8）中EVTs异常聚集与KRT8调控的分化机制关键作用。
陈淼淼|杨小红|陈向仪|尹恒|胡俊波|彭静|沙梦涵|刘春燕|戴倩文|赵凯|赵云
中国湖北省妇幼保健医院（同济医学院附属医院），武汉，430070
摘要
子痫前期（PE）是一个尚未得到完全解决的公共卫生问题，其特征是胎盘相关疾病。妊娠早期滋养层壳层中的绒毛外滋养层（EVTs）渗透能力受损是PE发病机制的关键因素。因此，阐明EVT功能障碍的分子机制至关重要。本研究采用空间转录组学（ST）技术，比较分析了PE组和正常妊娠组的胎盘组织。与正常胎盘相比，PE组的胎盘在蜕膜区域的细胞运动、侵袭和迁移相关生物过程明显减弱。同时，PE组胎盘的绒毛区域多个过程也显示出显著下调，包括管状结构发育、细胞增殖调节、细胞分化调节和血管发育。在鉴定出的17个细胞簇中，第8簇（对应于细胞滋养层壳层）显示出EVTs的明显积聚。伪时间轨迹分析表明KRT8是EVT分化中的关键调控分子。总之，本研究表明，蜕膜区域滋养层侵袭不足、绒毛区域血管发育不良以及细胞增殖-分化失调共同导致了PE的发生。此外，由于细胞在细胞滋养层壳层内的侵袭和迁移受损而导致的EVTs病理聚集可能与PE的发病机制密切相关，而KRT8可能在此过程中起关键作用。
引言
妊娠的成功在很大程度上取决于胎盘，胎盘位于母体与胎儿的交界处（Turco & Moffett, 2019）。在胎盘绒毛发育过程中，细胞滋养层细胞（CTBs，也称为绒毛细胞滋养层）通过融合形成合胞滋养层（SCT）层。随后，一部分CTBs穿透SCT层形成细胞滋养层柱（CCCs），其侧向融合最终形成细胞滋养层壳层（Haider et al., 2018; Turco et al., 2018）。与此同时，源自该细胞滋养层壳层的绒毛外滋养层（EVTs）逐渐失去增殖能力，并进一步分化为两种亚型：间隙EVTs（iEVTs）和血管内EVTs（eEVTs）（Arutyunyan et al., 2023）。iEVTs随后在蜕膜-肌层边界处融合成胎盘床巨细胞（GCs），通常仅侵入肌层的内三分之一（Jones & Aplin, 2021）。而eEVTs则在细胞滋养层壳层附近的动脉终止处形成栓塞，随后取代内皮细胞（Greenbaum et al., 2023; Pijnenborg et al., 2006）。
子痫前期（PE）是一种“胎盘相关疾病”，其特征是妊娠20周后出现新发高血压，并伴有多系统损伤，常导致进行性多器官功能障碍。全球约有2-4%的孕妇受到影响，每年导致约46,000例孕产妇死亡和500,000例胎儿及新生儿死亡（Burton et al., 2019）。尽管存在多种病因理论且仍有争议，但普遍认为胎盘发育异常是PE的核心病理基础（Burton et al., 2019; Ives et al., 2020）。源自细胞滋养层壳层的EVTs通过侵入蜕膜并重塑母体子宫动脉为低阻力、高容量的血管，确保足够的胎盘血流和正常的母胎物质交换，从而执行关键功能。妊娠早期EVT侵袭不足会导致胎盘植入浅层和螺旋动脉重塑不良，最终引发PE（Redman et al., 2022）。因此，阐明EVT功能障碍的机制对于揭示PE的病因至关重要。
单细胞转录组学的一个主要局限性在于构建文库过程中会丢失细胞的时空信息。空间转录组学（ST）通过将传统的单细胞测序（scRNA-seq）与原位技术和多组学方法相结合，有效解决了这一问题（Greenbaum et al., 2023）。这种先进的方法能够在保留细胞在组织中的空间定位的同时，研究细胞异质性，为疾病研究提供更精确的研究途径。这种空间分辨率对于阐明病理机制和开发针对性治疗策略至关重要（Alver et al., 2025）。在本文中，我们应用ST技术来理解PE的病理生理机制。
数据选取
人群选择
本研究招募了2024年7月在湖北省妇幼保健医院（同济医学院附属医院）接受剖宫产的孕妇。排除标准包括妊娠并发症及其他合并症，如糖尿病、心血管疾病、慢性肾病、慢性高血压和代谢性疾病。PE的诊断依据是美国妇产科医师学会的标准。
人类胎盘样本信息及聚类维度降维
本研究对人类胎盘蜕膜组织（PE_decidua, Normal_decidua）和绒毛组织（PE_villus, Normal_villus）进行了ST测序。经过质量控制和预处理后，共捕获了9832个转录组点（nPE = 4778, nNormal = 5045）。平均而言，每个转录组点在PE_decidua中表达约3,995个基因，在Normal_decidua中表达约2,221个基因，并检测到7,831个和3,585个独特的分子标识符。
讨论
PE是早产和母婴死亡的主要原因之一，仍然是一个未得到充分解决的公共卫生问题。虽然普遍认为妊娠早期滋养层侵袭或动脉转化缺陷可能导致PE（Han et al., 2024），但其确切机制仍需进一步研究。
在本研究中，我们收集了PE组和正常妊娠组的胎盘组织进行ST分析，以进一步阐明PE的发病机制。
伦理审批与参与同意
本研究获得了湖北省妇幼保健医院伦理委员会的批准（2023IEC029）。
资助
湖北省楚天人才计划资助
湖北省卫生健康委员会一般项目资助（项目编号：WJ2025M080）
作者贡献声明
彭静：方法学设计。胡俊波：数据管理。尹恒：数据分析。陈淼淼：初稿撰写、资金筹集、数据分析。陈向仪：项目管理。杨小红：资源协调。戴倩文：数据管理。刘春燕：数据管理。赵云：资源协调、资金筹集。赵凯：撰写、审稿与编辑、监督。
致谢
不适用。
作者贡献
YZ和MMC参与了方案设计。JP、MHS和QWD负责数据收集与分析。MMC撰写了手稿，XHY、HY和XYC参与了结果解读。JBH和CYL对手稿进行了校对和评论。KZ修订了最终版本，并对本手稿负责。所有作者都对本文做出了实质性贡献，并阅读并批准了最终版本。
出版同意
本手稿描述了原创性工作，未同时接受其他机构的评审。
