期刊：Nature Medicine
影响因子：58.7
主要技术：ScRNA-seq、空间转录组

导语
子宫内膜蜕膜化抵抗（DR）与多种妇科及产科疾病有关。在此研究中，作者采用多组学策略，揭示了患有严重子痫前期（sPE）患者中DR的细胞和分子特征。形态学分析揭示了显著的腺体解剖结构异常，这一结果经组织切片经苏木精-伊红染色后进行数字化处理并得到证实。对患有SPE的患者（n=11）和对照组（n=12）的子宫内膜样本进行scRNA-seq，发现SPE相关的细胞组成变化，表现为一种间质镶嵌状态，其中包含增殖性间质细胞（MMP11和SFRP4）以及/或GFBPT退行性化细胞，同时伴有上皮镶嵌现象以及与蜕膜化相关的上皮-间质转化缺失。细胞间通讯网络图谱突显了特定细胞类型之间的异常相互作用，表明了诸如内皮蛋白、WNT和SPP1等关键通路的作用。空间转录组学验证了与DR相关的特征。在第二个重复研究组中，激光捕获显微切割/质谱分析进一步证实了部分scRNA测序结果，特别是表明在通路水平上不存在间质向上皮的转变，这表明对类固醇激素（尤其是雌激素）的反应出现了紊乱。这些发现为sPE情况下DR发病机制的潜在分子机制提供了新的见解。

主要技术
ScRNA-seq、空间转录组

研究结果
1. sPE的肉眼、微观和单细胞变化
子宫内膜组织的宏观观察显示，与对照组相比，患者的腺体开口扩张。对既往sPE患者和对照患者的苏木精和伊红染色组织切片进行扫描和数字化证实了这一发现。与对照组相比，sPE患者的管腔面积百分比较高，不规则性较多，并且在管状和管状肺泡腺切片中观察到腺上皮细胞数量较多。作者将这些发现作为既往sPE患者在周期后期分泌期出现DR子宫内膜缺陷的初步证据。

使用scRNA-seq方法来揭示观察到的形态差异背后的分子相关性。总共分析了65,381个细胞。确定了以下九种主要细胞类型：上皮细胞、基质细胞、循环基质细胞、血管周围细胞、内皮细胞、自然杀伤（NK）细胞、T细胞、巨噬细胞和B细胞。合并的患者和对照数据集的全局整合使得能够对两组子宫内膜活检的细胞组成进行初步比较。

Fig 1. sPE 和对照条件下的单细胞图谱反映了DR的形态特征

2. 间质sPE中子宫内膜细胞分化缺陷
基质和血管周围细胞转录组的整合鉴定出几个亚群。细胞身份映射可以识别在sPE或对照样本中差异富集的亚群。蜕膜化基质1、2和基质过渡亚群在对照样本中富集，而蜕膜化基质3和增生性基质在sPE样本中增加。增生性基质细胞与IGFBP1+蜕膜化细胞共存，似乎是 sPE中DR 的标志。在 sPE 患者中，TIMP3在蜕膜基质1和2中上调，而IGFBP1和IGFBP6在蜕膜基质3中上调。增殖性基质亚群显示SFRP4和FOS表达增加，这些标志物与增殖期和子宫内膜异位症相关。IF证实，与对照组相比，曾患sPE的患者的基质SFRP4更高。这些结果表明sPE中的基质群体不平衡，以增殖的基质细胞为主，与促炎微环境内的蜕膜细胞共存。对上皮细胞细分，鉴定出纤毛上皮、纤毛上皮细胞和sPE纤毛上皮。sPE患者的增生性上皮、沉淀纤毛上皮、纤毛上皮和sPE纤毛上皮亚群数量较多。纤毛上皮细胞在增生期增加，表明DR中上皮分化异常。IF分析证实了sPE患者子宫内膜组织中MMP7显著增加。有sPE病史患者的上皮细胞群存在明显的不平衡，其特征是异常的增生上皮和纤毛上皮为主，与腺分泌上皮和腔上皮共存，同时还存在异常的上皮细胞类型，这可能导致宏观和微观观察到的上皮表型。

Fig 2.sPE患者DR基质细胞和上皮细胞分化状态的改变

3. 上皮细胞sPE中的子宫内膜细胞分化缺陷
作者整合了上皮到基质过渡区亚群的转录组数据，分析纳入的细胞群体包括基质、上皮、上皮-基质过渡、纤毛上皮和循环细胞。差异丰度分析显示EMT中对照细胞数量增加，而sPE患者中细胞数量大大减少。RNA速率结果揭示了一个时间动态转录过程，该过程起源于上皮细胞并延伸到基质细胞。在对照组存在从分泌性腺上皮到基质的明显转变，描述了与晚期分泌性蜕膜状态相关的EMT，而在sPE患者的样本中，显著的密度紊乱似乎与DR有关。最后，不同条件下的差异表达突出了对照对转变的重大贡献。GO分析揭示了与EMT相关的富集生物学过程这些结果表明，在从以前患有sPE的患者身上采集的子宫内膜样本中，基质细胞向上皮表型转变的基本方面不仅有所减少，而且失调。

Fig 3.sPE患者DR子宫内膜缺乏EMT

4. sPE中细胞间通讯失调
作者研究了导致sPE相关细胞间通讯网络扰动的配体-受体对以及所涉及的细胞类型。在对照样品中，内皮素介导的信号在内皮和腺分泌上皮之间定向至基质细胞的各种亚型。然而，在sPE患者的子宫内膜样本中，信号主要在上皮早期增殖细胞和不同基质细胞亚群之间重新分配，涉及EDN1-EDNRA的减弱和EDN3-EDNRB信号的出现。在对照样本中，基质转变亚群具有强烈的自我调节能力，并与内皮细胞和血管周围细胞通讯。在sPE患者的子宫内膜样本中，这些信号减弱，导致新的自分泌增殖调节，并涉及新的配体-受体对，如WNT5A-FZD10。对照样本中的典型WNT信号传导主要涉及基质过渡细胞的自分泌调节以及与蜕膜基质细胞的通讯。在sPE患者中，基质过渡细胞和早期分泌基质细胞向未分化基质细胞发出信号，涉及至少四个在对照样本中不活跃的典型WNT配体-受体对。

Fig 4.与DR细胞组成改变相关的功能失调的细胞间通讯网络

5. sPE中DR的空间转录组学
通过空间转录组学对晚期分泌型子宫内膜进行空间转录组学变化解析，分析了sPE(n = 8)和对照 (n = 8)中的95个感兴趣区域(ROI)。ROI是根据子宫内膜组织结构分为以下三类的区域：（1）富含基质（VIM+）和内皮细胞（CD31+），（2）富含腺上皮（PanCK+）和（3）富含管腔上皮和内皮细胞的管腔上皮区域基质细胞（PanCK+和VIM+）。

合并了来自scRNA-seq和空间转录组学分析的DEG。DEG在两项分析中都具有相同的上调或下调模式，这交叉验证了研究结果。在富集的基质ROI中，两种技术识别的DEG包括那些参与细胞骨架组织的DEG。TPM1被下调，MYL9和ANXA2也被下调。CCC分析中鉴定出的SEMA3与KDM6b一样上调，KDM6b参与调节蜕膜DNA甲基化和调节靶基因表达。sPE患者的腺上皮ROI基因上调，并与上皮的scRNA-seq分析相同，包括TNFRSF21和GREB1受体。在患有反复流产和子宫内膜异位症的女性中，它们的表达也上调。sPE患者中 MMP7的IF分析交叉验证了scRNA-seq 和空间转录组学获得的结果。DUSP2和ACADSB也共享这种模式。将scRNA-seq 和空间转录组学数据结合起来，表明sPE患者上皮细胞和间质细胞的不平衡可归因于晚期分泌型子宫内膜，保留了增殖期的特征。结果表明在蜕膜化过程中上皮细胞向基质表型转变的基本方面出现失调。SEMA3A和SPP1也观察到显着变化。在对照组的样本中，SEMA3A信号在增殖期高度表达，主要局限于基质细胞和内皮细胞之间。然而，在sPE患者的样本中，这些信号转向增殖性上皮细胞和其他细胞类型，并出现了新的途径。SPP1在上皮细胞的中晚期分泌期高度表达，通常由上皮细胞、基质细胞和腺上皮自动调节，在sPE患者中显示出信号传导减少。IF证实sPE患者的腺上皮中SPP1减少。此外，通常在基质细胞和上皮细胞之间的腱蛋白信号传导在sPE患者中表现出新的相互作用，突出了广泛的信号传导改变。这些数据表明，在DR患者的子宫内膜中，分子和细胞类型的信号通路发生了非常显着的重新布线。主要是，细胞的增殖表型导致异常的蜕膜化。

Fig 5. 空间转录组学证实sPE患者样本中的DR

参考文献：
Muñoz-Blat I, Pérez-Moraga R, Castillo-Marco N, Cordero T, Ochando A, Ortega-Sanchís S, Parras-Moltó M, Monfort-Ortiz R, Satorres-Perez E, Novillo B, Perales A, Gormley M, Granados-Aparici S, Noguera R, Roson B, Fisher SJ, Simón C, Garrido-Gómez T. Multi-omics-based mapping of decidualization resistance in patients with a history of severe preeclampsia. Nat Med. 2025 Feb;31(2):502-513. doi: 10.1038/s41591-024-03407-7. Epub 2025 Jan 7. PMID: 39775038; PMCID: PMC11835751.