子宫内膜单细胞RNA测序揭示薄型子宫内膜中血管周围CD9+SUSD2+细胞的动态特征和失调

Single-cell RNA sequencing of endometrium uncovers dynamic characteristics and dysregulation of perivascular CD9+SUSD2+ cells in thin endometrium.

作者信息Binfa Liang, Lingbin Qi, Mingye Chen, Canrong Mai, Lianghui Diao, Lijun Ding, Tao Zhang, Xian Chen
PMID41013639
发布时间2025-09-26
DOI10.1186/s13287-025-04658-y

实验完整度

包含单细胞RNA测序分析、流式细胞术、集落形成实验、三系分化、Western blot、多重免疫荧光和CellChat等至少两个独立证据层级,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

正常增殖期子宫内膜(n=3) 正常分泌期子宫内膜(n=3) 薄型子宫内膜增殖期样本(n=3)

重点核对

正常和薄型子宫内膜的增殖期和分泌期样本来源(GSE183837和PRJNA730360) CD9+SUSD2+细胞和CD9−SUSD2+细胞的分离和培养条件 CFU实验中细胞接种密度1000 cells/well和培养时间2周 三系分化诱导培养基和使用时间(脂肪21天、成骨21天、软骨3周) 免疫荧光中CD9+SUSD2+细胞百分比在增殖期显著高于分泌期

摘要

背景 薄型子宫内膜(TE)已被广泛认为是多种妇产科疾病的关键原因。尽管干细胞在子宫内膜功能及其病理中的作用已被提出,但这类干细胞的特性及其分子机制仍不清楚。方法 对公开可用的单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据进行数据分析,以揭示正常子宫内膜(n=3)在整个月经周期和薄型子宫内膜增殖期(n=3)中子宫内膜CD9+SUSD2+细胞的细胞和分子特征。然后,分离CD9+SUSD2+细胞进行分析。使用流式细胞术和集落形成实验评估CD9+SUSD2+细胞增殖和分化的变化。此外,使用CellChat、Western blotting和多重免疫荧光分析来阐明CD9+SUSD2+细胞的组织分布及其在TE发病机制中的分子调控作用。结果 在正常增殖期、分泌期子宫内膜和薄型子宫内膜中,共将59,770个细胞分为13个不同的簇。我们的研究结果揭示,基于伪时间轨迹和骨化、干细胞发育和伤口愈合等富集功能,血管周围CD9+SUSD2+细胞是假定的祖细胞干细胞。组织学分析揭示了CD9+SUSD2+细胞在不同月经周期阶段的显著血管周围表达模式。TE患者和对照者增殖期子宫内膜样本的scRNA-seq揭示了TE相关的细胞功能变化,表现为纤维化增加和细胞周期及脂肪形成分化减弱。细胞间通讯网络图谱强调了特定细胞类型之间的异常串扰,提示了关键通路,如血管周围CD9+SUSD2+细胞周围的胶原过度沉积,表明TE中子宫内膜修复反应受损,特别是细胞外基质的重塑。结论 我们的研究为薄型子宫内膜中血管周围CD9+SUSD2+细胞的潜在分子机制提供了证据。这些机制见解可能为子宫内膜再生和修复建立新的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
薄型子宫内膜中子宫内膜干/祖细胞的身份和分子机制尚不清楚,本研究旨在揭示血管周围CD9+SUSD2+细胞在TE发病机制中的作用。
核心机制
在薄型子宫内膜中,血管周围CD9+SUSD2+细胞与基质细胞之间的胶原相关信号异常增加,导致COL1A1/ITGB1/α-SMA信号轴激活,促进纤维化微环境,损害子宫内膜再生和修复。
主要证据
基于公开scRNA-seq数据(59,770个细胞)鉴定出血管周围CD9+SUSD2+细胞,并通过流式细胞术、CFU、三系分化实验验证其干性;免疫荧光和Western blot证实TE中COL1A1、ITGB1和α-SMA表达增加。
研究意义
该研究为薄型子宫内膜提供了潜在的治疗靶点,COL1A1/ITGB1/α-SMA信号轴可能有助于开发精确诊断和治疗TE的策略,并强调需要临床验证。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞转录组数据分析

绘制正常和薄型子宫内膜的细胞图谱,鉴定血管周围CD9+SUSD2+细胞及其特征。

整合两个公开scRNA-seq数据集,进行质控、归一化、聚类(13个簇),并通过UMAP、RNA velocity、GO富集分析等表征细胞类型和分化轨迹。

2

分离和培养CD9+SUSD2+细胞

从子宫内膜组织中分离CD9+SUSD2+细胞和CD9−SUSD2+细胞,用于功能实验。

通过酶消化、过滤、染色和FACS分选获得CD9+SUSD2+和CD9−SUSD2+细胞,并在DMEM/F12培养基中培养。

3

干细胞特性鉴定

验证CD9+SUSD2+细胞的间充质干细胞免疫表型、克隆形成能力和多向分化潜能。

通过流式细胞术检测MSC标记物,CFU实验评估克隆形成效率,并进行三系(成脂、成骨、成软骨)分化实验。

4

功能失调分析

比较正常和薄型子宫内膜中CD9+SUSD2+细胞的功能变化。

通过scRNA-seq分析差异表达基因和通路富集,免疫荧光检测Ki67表达,Western blot检测COL1A1、ITGB1、α-SMA蛋白水平。

5

机制验证

阐明CD9+SUSD2+细胞与基质细胞之间的相互作用及胶原沉积在TE中的作用。

使用CellChat分析细胞通讯,免疫荧光和Masson染色验证胶原沉积和肌成纤维细胞标志物表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
IV型胶原酶Worthington BiochemicalLS004189
脱氧核糖核酸酶IRoche10104159001
红细胞裂解液BioLegend420301
牛血清白蛋白SIGMA9048468
抗人SUSD2-PE抗体BioLegend327406
抗人CD9-APC抗体BioLegend312107
固定活力染料506Thermo Fisher65086618
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
牛血清白蛋白SolarbioA8020
杜氏磷酸盐缓冲盐水Gibco14190250
FITC标记的抗CD73抗体Sino Biological10904-MM07-F
FITC标记的抗CD90抗体Sino Biological16897-MM10-F
FITC标记的抗CD105抗体BD Pharmingen561443
FITC标记的抗CD34抗体Sino Biological68035-XM01-F
FITC标记的抗CD45抗体Sino Biological10086-MM05-F
FITC标记的抗CD11b抗体BioGems03211-50
FITC标记的抗CD19抗体Sino Biological11880-MM17-F
FITC标记的抗HLA-DR抗体Sino Biological68038-XM01-F
同型对照FITCBioGems44212-50
PANO多重免疫组化试剂盒PANOVUE10234100100
抗SUSD2抗体R&DMAB9056
抗CD9抗体R&DMAB25292
抗CD31抗体InvitrogenMA5-13188
抗COL1A1抗体Thermo FisherPA5-29569
抗ITGB1抗体CusabioRA011880A0HU
抗α-SMA抗体CST19245T
抗Ki67抗体Abcamab16667
酪胺信号放大试剂盒----
DAPI----
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
封闭液BeyotimeP0216
抗GAPDH抗体CST#97166
辣根过氧化物酶标记的抗兔IgG二抗BeyotimeA0208
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgG二抗BeyotimeA0216
iBright1500成像系统Thermo Fisher--
成脂诱导培养基HyCyteUCHX-D102R
成骨诱导培养基HyCyteUCHX-D101R
成软骨诱导培养基HyCyteUCHX-D203
油红O染色液----
茜素红染色液----
阿尔新蓝染色液----
BD FACSAria II流式细胞分选仪BD Bioscience--
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
徕卡BOND RX自动染色仪Leica--
VS200全切片扫描仪Olympus--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
单细胞数据分析
样本来源:正常子宫内膜(增殖期n=3,分泌期n=3)和薄型子宫内膜(增殖期n=3);数据来源:PRJNA730360和GSE183837;细胞质量控制标准:少于1,000个基因和10,000个转录本的细胞排除。
阅读提示:Methods: Data retrieval 和 Single-cell transcriptomic sequencing data analysis
细胞分选与培养
子宫内膜组织消化条件:胶原酶IV和DNase I,37°C消化1小时;过滤:100 μm和25 μm滤网;染色:SUSD2-PE、CD9-APC、Fix viability dye 506;分选:BD FACSAria II;培养:DMEM/F12含10% FBS,5% CO2,37°C,48小时。
阅读提示:Methods: Isolation and culture of endometrial CD9+SUSD2+ cells
流式分析
细胞数量:1×10^5;封闭:1% BSA/DPBS 30分钟;抗体孵育:室温30分钟;检测标记物:CD73、CD90、CD105、CD34、CD45、CD11b、CD19、HLA-DR。
阅读提示:Methods: Flow cytometry
免疫荧光
组织切片处理:脱蜡、热诱导抗原修复(95°C,10分钟,ER1/ER2);一抗孵育30分钟,二抗15分钟;抗体稀释比例:SUSD2 1:600, CD9 1:150, CD31 1:200, COL1A1 1:1500, ITGB1 1:800, α-SMA 1:300, Ki67 1:200。
阅读提示:Methods: Immunofluorescence
Western blotting
蛋白提取:RIPA裂解液;蛋白定量:BCA试剂盒;上样量:20 µg;一抗浓度:COL1A1 1:1500, ITGB1 1:1500, α-SMA 1:2000, GAPDH 1:4000;二抗:HRP标记抗兔/抗鼠IgG。
阅读提示:Methods: Western blotting
集落形成实验
细胞接种密度:1000 cells/well(6孔板);培养条件:5% CO2,37°C;培养时间:2周;染色:1%结晶紫。
阅读提示:Methods: Colony-forming unit assay
三系分化
脂肪分化:细胞密度2×10^4 cells/cm2,诱导21天(循环);成骨分化:细胞密度2×10^4 cells/cm2,诱导21天;软骨分化:2.0×10^5 cells成球,培养3周。
阅读提示:Methods: Tri-lineage differentiation