如何延緩卵巢衰老、提高高齡女性生育力是生殖領(lǐng)域當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題之一。在哺乳動(dòng)物中，卵巢的基本單位是卵泡，而卵巢的非卵泡部分則被統(tǒng)稱(chēng)為卵巢間充質(zhì)（mesenchyme）或卵巢基質(zhì)（stroma）。卵巢基質(zhì)由多種細(xì)胞構(gòu)成，近年來(lái)，隨著對(duì)卵巢基質(zhì)的理解逐步加深，研究者發(fā)現(xiàn)卵泡膜細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞之間存在著密切的關(guān)系，基質(zhì)細(xì)胞的類(lèi)型與分布可能會(huì)根據(jù)其在卵巢中的具體位置而有所差異。這些細(xì)胞不僅受到卵泡生長(zhǎng)、排卵和黃體形成過(guò)程的影響，也與卵巢衰老有密切關(guān)聯(lián)。目前，對(duì)于卵巢基質(zhì)細(xì)胞如何在組織重塑過(guò)程中與其他細(xì)胞類(lèi)型協(xié)調(diào)合作，以及其在調(diào)節(jié)卵巢功能中的作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)并不完全。尤其在涉及卵巢整個(gè)生命周期內(nèi)體細(xì)胞類(lèi)型的多樣性及細(xì)胞、基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化方面，現(xiàn)有的研究并不能提供全局性的視圖。因此，深入探究卵巢基質(zhì)細(xì)胞如何通過(guò)細(xì)胞間相互作用影響卵泡發(fā)育，并探討這一過(guò)程如何引發(fā)卵巢衰老，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一。

單細(xì)胞scRNA-seq方法能在單細(xì)胞分辨率下探索卵巢體細(xì)胞類(lèi)型組成，轉(zhuǎn)錄本動(dòng)態(tài)，基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞間相互作用，是研究卵巢發(fā)育中動(dòng)態(tài)變化和關(guān)鍵事件的重要工具。通過(guò)對(duì)不同發(fā)育時(shí)期的卵巢單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，可以全面解析卵巢全生命周期中生殖細(xì)胞和體細(xì)胞的分化發(fā)育軌跡、各階段的功能特征以及關(guān)鍵基因的表達(dá)模式。該方法不僅有助于探究卵巢基質(zhì)細(xì)胞在卵巢發(fā)育中的作用和調(diào)控機(jī)制，也為揭示卵巢衰老的分子機(jī)制并提出延緩卵巢衰老的策略提供了新的視角和解決方案。

近日，南京醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)與子代健康全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李晶教授團(tuán)隊(duì)和軍事醫(yī)學(xué)研究院生物信息中心舒文杰研究員團(tuán)隊(duì)合作在Life Medicine雜志在線發(fā)表了題為“Single-cell RNA sequencing reveals the intercellular crosstalk and the regulatory landscape of stromal cells during the whole life of the mouse ovary” 的研究論文，整合并發(fā)表了從E11.5（胚胎期11.5天）到M12（12個(gè)月）卵巢的單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)，探索了小鼠卵巢發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞類(lèi)型、信號(hào)通路和調(diào)節(jié)機(jī)制，重建了從性腺分化到原始卵泡形成直到卵巢衰老的細(xì)胞圖譜，并描繪了卵巢體細(xì)胞，特別是基質(zhì)細(xì)胞在卵巢整個(gè)生命周期中的調(diào)節(jié)作用。

研究人員利用公共數(shù)據(jù)，收集了采用10xGenomics技術(shù)測(cè)序的來(lái)源于同一品系小鼠（C57BL/6）的單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)（從E11.5至P5）。此外，他們還對(duì)P14（出生后14天）、W8（8周）、M8（8月）和M12（12月）的小鼠卵巢進(jìn)行了相同技術(shù)的測(cè)序，從而補(bǔ)全了小鼠從E11.5原始生殖細(xì)胞遷移至生殖嵴開(kāi)始，直至12個(gè)月時(shí)卵泡閉鎖和生殖儲(chǔ)備耗盡的整個(gè)卵巢衰老過(guò)程。通過(guò)分析這一完整的卵巢發(fā)育周期，研究者對(duì)生殖細(xì)胞和體細(xì)胞進(jìn)行了高精度的分類(lèi)，并分別探究了這些細(xì)胞的分化發(fā)育軌跡、各階段的功能以及關(guān)鍵基因。這項(xiàng)研究不僅為理解卵巢發(fā)育提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還進(jìn)一步加深了對(duì)卵巢體細(xì)胞，尤其是間充質(zhì)細(xì)胞在卵巢發(fā)育和衰老中發(fā)揮功能的理解。

在對(duì)單細(xì)胞數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)批次校正后，研究人員將高質(zhì)量的單細(xì)胞數(shù)據(jù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集中，使用均勻流形近似和投影（UMAP）對(duì)所有細(xì)胞進(jìn)行了聚類(lèi)，并根據(jù)標(biāo)記基因的表達(dá)獲得了7種主要細(xì)胞類(lèi)型和31個(gè)細(xì)胞簇。為了深入了解卵巢間充質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程，研究人員根據(jù)典型標(biāo)志物的表達(dá)將其中間充質(zhì)細(xì)胞類(lèi)群分為6個(gè)不同的細(xì)胞亞群，包括肌源性細(xì)胞（MGC）、肌成纖維細(xì)胞（MFC）、平滑肌細(xì)胞（SMC）和三個(gè)基質(zhì)細(xì)胞亞群。這些間充質(zhì)細(xì)胞組成也顯示出沿發(fā)育線的動(dòng)態(tài)變化。在基質(zhì)細(xì)胞的三個(gè)亞組中，一組細(xì)胞命名為間充質(zhì)祖細(xì)胞（mesenchymal progenitor cells, MPCs），它們高度表達(dá)細(xì)胞表面干細(xì)胞標(biāo)志物CD24和DNA復(fù)制相關(guān)基因，如Top2a，Ccnb2等。另外兩種基質(zhì)細(xì)胞，1型基質(zhì)細(xì)胞（SC1）主要存在于胎兒和新生兒卵巢（E11.5-P5），2型基質(zhì)細(xì)胞（SC2）主要存在于P14-M12卵巢。研究人員通過(guò)偽時(shí)間分析發(fā)現(xiàn)了胎兒和新生小鼠卵巢從MPC到SC1的發(fā)育路線，然后在P14繼續(xù)分化為SC2，直到卵巢衰老。

然后，研究人員評(píng)估了不同細(xì)胞類(lèi)型在每個(gè)發(fā)育時(shí)間點(diǎn)之間的細(xì)胞通訊，并重點(diǎn)比較了W8和M12卵巢間質(zhì)亞群、免疫亞群和顆粒細(xì)胞建立的細(xì)胞間通訊網(wǎng)絡(luò)?？傮w而言，M12卵巢細(xì)胞間通訊的強(qiáng)度下降，隨著MPC的減少，SC2基質(zhì)細(xì)胞與其他細(xì)胞的相互作用增加。與先前的報(bào)道一致，在衰老過(guò)程中，通過(guò)Masson染色可以發(fā)現(xiàn)卵巢間質(zhì)中膠原纖維的沉積。受體-配體分析發(fā)現(xiàn)，CD44和Sdc4是主導(dǎo)受體，它們主要參與8W至12M卵巢之間的膠原信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，表明CD44或Sdc4介導(dǎo)的膠原蛋白信號(hào)可能在卵巢衰老過(guò)程中的細(xì)胞通訊中起重要作用。

總之，研究人員發(fā)現(xiàn)，CD24+ 的MPC是卵巢結(jié)構(gòu)建立過(guò)程中，特別是在原始卵泡形成時(shí)，引導(dǎo)基質(zhì)細(xì)胞從SC1向SC2分化的祖細(xì)胞。此外，MPC作為一種重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞類(lèi)型，通過(guò)膠原信號(hào)通路中的特定配體-受體對(duì)，影響與其他細(xì)胞類(lèi)型的相互作用。隨著卵巢年齡的增長(zhǎng)，MPC的數(shù)量顯著下降。然而，卵巢可以通過(guò)MPC的激活實(shí)現(xiàn)再年輕化，這種激活可以由卵巢損傷誘導(dǎo)，也可以通過(guò)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）移植來(lái)實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)全面的分析不僅增強(qiáng)了對(duì)卵巢發(fā)育背后的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的理解，而且還為與年齡相關(guān)的卵巢衰退提供了潛在的治療策略。

南京醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)與子代健康全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李晶教授和軍事醫(yī)學(xué)研究院生物信息中心舒文杰研究員為該論文的共同通訊作者。軍事醫(yī)學(xué)研究院生物信息中心研究生蔣琬、徐浩；南京醫(yī)科大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)與子代健康全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究生孫文亞、彭悅為該論文共同第一作者。該研究得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)支持。

英文全文鏈接：

https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae041

引用本文：

Wan Jiang, Wenya Sun, Yue Peng, Hao Xu, Haonan Fan, Xin Jin, Yue Xiao, Yuxiang Wang, Pin Yang, Wenjie Shu, Jing Li, Single-cell RNA sequencing reveals the intercellular crosstalk and the regulatory landscape of stromal cells during the whole life of the mouse ovary, Life Medicine, Volume 3, Issue 6, December 2024, lnae041, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae041