Nat Cell Biol | 胡文奇等构建人类羊膜发育的单细胞图谱，揭示EMT/EIT动态转化与信号通讯机制

在人类胚胎发育过程中，羊膜作为最早形成的胚胎外结构之一，承担着关键的保护、支持和信号整合功能。然而，由于组织获取的困难及伦理限制，关于人类羊膜在妊娠早期的发育细节至今仍知之甚少。

2025年7月14日，来自 加州理工学院Zernicka-Goetz实验室的胡文奇等人在Nature Cell Biology杂志发表了 文章Atlas of amnion development during the first trimester of human pregnancy，首次系统地绘制了人类妊娠第5至第9周（Carnegie stages 16–23）羊膜的单细胞转录组图谱，揭示了羊膜细胞谱系的发育路径、状态转换机制以及关键信号通路。

研究团队通过对多个发育阶段的羊膜样本进行单细胞RNA测序，共分析了14,027个高质量细胞，并基于转录特征将其划分为六类主要细胞类型，包括羊膜上皮细胞（AECs）、间充质细胞（AMCs）、成纤维细胞（FBs）、巨噬细胞（Macs）、上皮干样细胞（AESCs）以及间充质干样细胞（AMSCs）。这些细胞在发育过程中并非孤立存在，而是呈现出高度连续的谱系结构，尤其在上皮细胞向间充质细胞和免疫细胞的转化过程中，表现出显著的发育方向性和时间依赖性。

借助RNA velocity 和伪时序轨迹分析，研究团队明确了两条主要的细胞命运路径：其一是经典的上皮-间充质转化（EMT），由AESCs₂通过一个中间态逐步转化为AMCs和FBs；其二是此前鲜有报道的上皮-免疫转化（EIT），其中一类上皮干样细胞（AESCs₁）经历转录程序重塑，最终走向巨噬细胞命运。这种EIT现象提示羊膜细胞在早期发育过程中不仅塑造结构功能，还具备潜在的免疫分化能力。在转录因子层面，研究揭示了EMT过程中关键调控因子如SNAI1、SNAI2、ZEB1、TWIST1等的动态表达 。

细胞间信号通讯分析进一步揭示，羊膜组织内不同细胞类群之间通过复杂的配体-受体网络维持结构稳定性和发育方向性。其中，BMP信号主要由间充质细胞分泌，并作用于周围上皮细胞，可能参与维持上皮特性；TGF-β信号则由巨噬细胞主导，推测在驱动EMT和组织重塑中发挥重要作用；此外，IL6、PDGF、SPP1等信号轴在调节炎症、血管生成和 免疫调控 方面可能也具有功能意义。

为了验证图谱的保真度和跨物种保守性，研究团队将人类羊膜数据与恒河猴（CS8–CS11）的单细胞图谱进行整合，并进一步将其与三种不同来源的干细胞体外羊膜模型进行比对。结果显示， 3D 微流体或仿生培养体系较 2D 培养模型能更真实反映早期羊膜结构，说明不同模型适用于羊膜发育的不同阶段，需慎重选择 。

总体而言，这项研究不仅构建了首个系统的人类羊膜发育单细胞图谱，还揭示了上皮细胞在发育早期可向间充质和免疫方向进行命运分化的“双轨转化”，定义了AESCs这一功能丰富的干样细胞群，并解析了BMP与TGF-β主导的细胞通讯网络在维持羊膜组织稳态和重塑中的关键作用。成果为理解羊膜在胚胎保护、胎膜疾病、防御系统形成等方面的生物学基础提供了坚实的数据支撑，也为未来构建更保真的体外胚胎外组织模型提供了方向和依据。

https://www.nature.com/articles/s41556-025-01696-9

制版人： 十一

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