Research press release

【発生生物学】妊娠初期の胎盤内細胞のアトラス

Nature

Developmental biology: Mapping the placenta in early pregnancy

妊娠初期の胎盤から採取した約7万個の細胞のアトラスが作製され、ヒトの妊娠の初期段階における細胞の構成と細胞間連絡に関する新たな知見がもたらされたことを報告する論文が、今週掲載される。この知見は、妊娠の成功にとって極めて重要な生理学的に安定した環境を維持するための機構を調べる上で役立つ。

ヒトの妊娠初期において、胎児の胎盤は子宮内膜(脱落膜)に定着し、胎盤の栄養芽細胞が母親の細胞と混ざり合う。この関係は、妊娠の成功にとって非常に重要だが、妊娠初期の脱落膜における細胞間相互作用についての解明は進んでいない。Human Cell Atlasなどの国際的な研究イニシアチブでは、発生、健康、および疾患に関係する細胞型を特定するための研究が行われている。

こうした研究の一環として、Sarah Teichmannたちの研究グループは、妊娠初期(6~14週)の胎盤から採取した細胞と、それに対応する母親の血液および脱落膜細胞、計約7万の単一細胞のトランスクリプトーム(遺伝子発現を制御するRNA分子の総体)のプロファイリングを行った。Teichmannたちは、胎盤と脱落膜の境界面における胎児の細胞と母親の細胞の間の分子相互作用を調べ、これらのデータを用いて、特定の細胞間相互作用を予測するための新しい統計ツール(CellPhone)を開発した。その結果、それぞれの細胞サブセットに特化した機能があることが明らかになり、母親の免疫応答による損傷を最小限に抑えるのに役立つ可能性のある調節性相互作用が同定された。さらに、脱落膜のナチュラルキラー細胞(dNK細胞)の主要な3つのサブセットが同定された。Teichmannたちは、妊娠初期に、これらのサブセットの1つであるdNK1細胞と特定の胎盤細胞が接触することで、dNK1細胞がプライミングされて、妊娠後期における胎盤の定着に対してより効果的に応答できるようになるという考えを示している。

今回の知見は、妊娠初期を解明するために不可欠な情報資源であり、妊娠関連疾患の診断と治療を改善する上で重要な意味を持つ可能性がある。

An atlas of around 70,000 cells from first trimester placentas provides novel insights into cellular organization and communication during the early stages of human pregnancy, reports a paper published in this week’s Nature. These findings explore the mechanisms that maintain the physiologically stable environment vital to successful pregnancy.

During early human pregnancy, the fetal placenta implants into the uterine lining (decidua), where placental trophoblast cells mingle with maternal cells. This relationship is critical to successful pregnancy, yet the cell-cell interactions in the decidua during early pregnancy are poorly understood. International research initiatives such as the Human Cell Atlas are working to identify cell types involved in development, health, and disease.

As part of this effort, Sarah Teichmann and colleagues profiled the transcriptomes (the set of RNA molecules that control the expression of genes) of around 70,000 cells from human first-trimester (6-14 weeks) placentas with matched maternal blood and decidual cells. They studied the molecular interactions between fetal and maternal cells at the placental-decidual interface, and used these data to develop a novel statistical tool (CellPhone) to predict possible specific cell-cell interactions. The authors uncover specialized functions of individual subsets of cells, and identify regulatory interactions that could help minimize damaging maternal immune responses. Additionally, the authors identify three main subsets of decidual natural killer (dNK) cells. They suggest that contact between cells from one of these subsets, dNK1, and particular placenta cells during a first pregnancy may prime dNK1 cells to respond more effectively to placental implantation in subsequent pregnancies.

These findings provide an essential resource for understanding early pregnancies, and could have implications for improving the diagnosis and treatments of pregnancy-related disorders.

doi: 10.1038/s41586-018-0698-6

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