北京協和醫院朱蘭教授團隊與中國科學院楊運桂研究員團隊合作，構建了正常和脫垂陰道壁細胞圖譜和單細胞轉錄組圖譜，揭示了脫垂陰道壁基因表達的細胞異質性，發現了調控脫垂的關鍵基因和轉錄因子，明确了細胞外基質調控異常和免疫紊亂在脫垂中起重要作用。近日，該研究發表于Nature子刊《自然通訊》（Nature Communication）上。

盆腔器官脫垂(POP)是由于分娩、絕經等原因引起的盆底支持組織薄弱，造成盆腔器官位置及功能異常的疾病。成年女性POP的患病率為9.6%，已成為嚴重影響女性生活質量的全球性健康問題，但是其發病機制和病理生理過程目前仍不明确。陰道前壁脫垂作為POP中最常見的一類，成為最迫切的研究對象。系統、深入地研究脫垂發生時陰道壁的分子改變，對探究POP的分子機制和治療策略有重要意義。

為了闡明參與POP病理改變的細胞組分，研究者收集了16例重度陰道前壁脫垂患者（脫垂組）和5例行子宮切除術患者（正常組）的陰道前壁，通過單細胞測序技術對81026個細胞進行分析，共得到11種細胞類型，包括6種非免疫細胞和5種免疫細胞。

研究者進一步利用生信分析并結合實驗驗證，對主要細胞類型及其比例進行研究。結果表明，脫垂組上皮細胞比例增加，平滑肌細胞比例減少，成纖維細胞和巨噬細胞比例變化不顯著。這提示在脫垂病理過程中，成纖維細胞和巨噬細胞的基因異常表達較比例變化更為重要。

陰道壁的細胞圖譜。

為全面揭示脫垂陰道壁的基因表達異常現象，研究者對比了常規轉錄組測序和單細胞轉錄組測序的結果。結果表明單細胞轉錄組測序能夠更全面深入地反應基因表達的細胞異質性，上調或下調基因在每個細胞類型的表達水平并不一緻，每個細胞類型有幾百到上千個差異基因。

通過功能分析，發現上述11種細胞中均含有細胞外基質重構和免疫反應功能相關的基因。在脫垂組中，作為結締組織主要組成的成纖維細胞和平滑肌細胞，其上調基因主要富集在細胞分泌和T細胞激活兩個功能上。該發現表明，在脫垂的病理改變中，陰道壁的多數細胞參與了細胞外基質的異常調節和免疫反應的紊亂。一般的組織損傷中，免疫細胞往往與非免疫細胞和細胞外基質有着複雜的相互作用，而免疫細胞在脫垂過程發揮的作用此前未曾揭示。

進一步分析發現，透明質酸和2種膠原内吞相關受體LYVE1、MRC2在脫垂陰道壁的主要細胞類型中均上調，尤其是在成纖維細胞和巨噬細胞中。有報道稱這些基因正是通過傳遞細胞外基質中的信号從而調控炎症反應的發生，且在很多疾病中成纖維細胞和巨噬細胞主要負責參與完成這一過程。因此，研究推測成纖維細胞和巨噬細胞在細胞外基質失調和免疫紊亂中起到重要作用。

常規轉錄組測序和單細胞轉錄組測序分析脫垂陰道壁的基因表達。

研究者分别繪制了正常組和脫垂組的細胞類型特異的轉錄因子，揭示在脫垂組中存在異常激活的轉錄因子，并對其靶基因的表達和功能進行分析。研究鑒定出參與POP發生的多種轉錄因子，如HOXD11、CREB3L1、IRF4。其中免疫相關的轉錄因子在成纖維細胞和平滑肌細胞中廣泛上調，可能意味着脫垂時成纖維細胞和平滑肌細胞對免疫反應的協同作用。

研究證實了脫垂組中細胞間相互作用存在異常。在脫垂陰道壁中，成纖維細胞、平滑肌細胞和巨噬細胞三者間的聯系明顯增強。巨噬細胞與其他細胞間聯系的增強主要富集在細胞外基質重構和創傷愈合調控，表明在脫垂陰道壁中巨噬細胞參與細胞外基質和免疫的調控。

脫垂時細胞間相互作用關系。

本研究采用單細胞轉錄組圖譜技術，繪制了女性重度陰道前壁脫垂細胞圖譜，為深入探讨POP病理過程和分子機制提供了新的思路，更為疾病的預防和治療提供了理論依據。

北京協和醫院疑難重症及罕見病國家重點實驗室平台李雅倩博士和婦産科學系朱蘭教授分别為論文共同第一作者和共同通訊作者，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）楊運桂研究員為論文的共同通訊作者。

本文通訊作者：朱蘭

中國醫學科學院北京協和醫院婦産科主任，教授，博士研究生導師。中華醫學會婦産科分會候任主任委員，中國醫師協會婦産科分會常委兼總幹事。第一作者在國内、外核心專業刊物上發表論文數百餘篇，以通訊作者及第一作者發表SCI文章160餘篇。主編及主譯《女性盆底學》等多部著作。獲專利12項。獲2019年國家科技進步二等獎。緻力于研究盆底功能障礙性疾病、生殖道畸形等婦科罕見病。

本文第一作者：李雅倩

李雅倩，北京協和醫院醫學科學研究中心/疑難重症及罕見病國家重點實驗室。2017年畢業于清華大學醫學院，獲生物醫學工程博士學位。主要研究方向是細胞治療、生物材料、組織工程和再生醫學在婦科疾病中的應用及其機制研究。以第一作者或共同作者在PNAS、Acta biomaterialia、Hypertension、Biomaterials、Nature communications等雜志發表多篇SCI文章。主持國自然青年基金1項，北自然面上項目1項，參與國自然重點項目等研究。

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