母胎界面是富含独特红系-髓系祖细胞的早期造血微环境

The maternal-fetal interface is an early hematopoietic niche enriched in distinct erythro-myeloid progenitors

作者信息Rohit Jain, Shweta Tikoo, Carlos Márquez-Burgoa, Stephanie A Gerhofer, Brendon Martinez, Mariagiovanna Barresi, Dörte Symmank, Minoo Ghannadan, Barbara Öhler, Anna-Lena Höbler, Rafael de Freitas E Silva, Dirk Baumjohann, Susanne Feil, Robert Feil, Sylvia Knapp, Philipp Starkl, Wilfried Ellmeier, Steffen Jung, Jürgen Pollheimer, Stuart T Fraser, Wolfgang Weninger
PMID42934291
发布时间2026-11
DOI10.1038/s41590-026-02683-4

实验完整度

高

体外集落培养、OP9共培养、多谱系分化、流式表型、谱系示踪(组成型与诱导型)、小鼠胚胎多阶段及人胎盘组织验证

主要模型

E7.5–E19.5小鼠胚胎及胚外组织(MIXER、卵黄囊、胚胎本体) β-actin-Cre × mT/mG、DPE-GFP、CD4-Cre:Ai14、CD4-CreErt2:Ai14定时交配小鼠 分选的胚胎cMoP、eEMPROR及单细胞来源集落培养 5周妊娠早期人胎盘与蜕膜组织

重点核对

E8.5胚胎分期为6–9对体节,E7.5及E14.5按相应发育标志分期 β-actin-Cre × mT/mG定时交配区分母源mTom+与胚胎mGFP+细胞 DPE-GFP × DPE-GFP:mT/mG定时交配鉴定GFP+mTom+ eEMPROR细胞 CD4-CreErt2 × Ai14于E7.5、E8.5或E9.5单次4-OHT(75 µg g−1)加孕酮(37.5 μg g−1)脉冲 分选细胞纯度>95%方用于OP9共培养及MethoCult GF M3434集落实验

摘要

胚胎造血被认为在造血干细胞(HSCs)于主动脉-性腺-中肾区出现之前, exclusivamente 发生在胚外卵黄囊中。在此,我们鉴定出小鼠母胎界面处一个此前未被认识的造血位点,命名为MIXER(母体界面胚外)组织,它与卵黄囊同时发育并表现出强劲的造血活性。MIXER含有丰富的造血前体细胞,包括经典CSF1R+红系-髓系祖细胞和独特的胚胎CD4+CSF1R−红系-髓系祖细胞(eEMPROR)群体。谱系示踪实验表明,eEMPROR细胞在胎儿发育过程中主要于血管周围空间贡献于特定巨噬细胞亚群。值得注意的是,在HSC出现之前,早期人类胎盘绒毛也含有CD4+有核红细胞,表明母胎界面具有保守的造血作用。这些发现确立MIXER为胚胎造血的一个解剖学上独特的微环境,并扩展了哺乳动物血细胞产生的发育图谱。

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
在HSC出现之前,胚胎造血是否 exclusivamente 起源于卵黄囊,母胎界面是否存在胚胎来源的造血位点。
核心机制
母胎界面MIXER组织与卵黄囊同时发育,含经典CSF1R+ EMP及独特的CD4+CSF1R− eEMPROR细胞;eEMPROR细胞经CD4谱系示踪贡献于胎儿及出生后特定巨噬细胞,主要位于血管周围空间。
主要证据
β-actin-Cre × mT/mG及DPE-GFP谱系标记的流式与共聚焦成像显示MIXER含胚胎Ter119+红细胞和CD45+白细胞;OP9共培养及MethoCult集落实验证明多谱系潜能;CD4-Cre:Ai14和CD4-CreErt2:Ai14谱系示踪显示tdTom+巨噬细胞在脑膜、肝、皮肤等组织出现并持续至出生后;5周人胎盘绒毛检测到CD4+CD235a+有核红细胞。
研究意义
扩展了哺乳动物胚胎造血的空间与时间框架,提出早期EMP波涉及解剖学上不同的胚外区域,并提示母胎界面造血微环境可能影响巨噬细胞个体发生与发育免疫稳态。

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

MIXER组织的鉴定与母胎细胞区分

确认母胎界面存在与卵黄囊解剖分离的胚胎来源细胞区域。

将β-actin-Cre雄鼠与mT/mG雌鼠定时交配,取E8.5完整孕子宫切片,共聚焦成像区分mTom+母源与mGFP+胚胎细胞,观察MIXER区域胚胎细胞浸润及边界。

2

MIXER中胚胎来源造血细胞的表型鉴定

判断MIXER是否含有胚胎来源的红系、髓系及内皮细胞。

显微解剖MIXER、卵黄囊和胚胎本体,流式检测mTom−mGFP+CD45−Ter119+红细胞、CD45+白细胞、CD31+内皮和EpCAM+上皮细胞,并用免疫染色共聚焦验证Ter119+和CD45+细胞的空间分布。

3

MIXER来源祖细胞的体外多谱系潜能验证

检验MIXER胚胎细胞是否具有造血祖细胞功能。

分选MIXER和卵黄囊mTom+细胞,接种于OP9基质层,加入SCF、IL-3、IL-6、EPO、TPO、GM-CSF和M-CSF培养,流式及Giemsa染色分析红系、髓系和巨核系分化。

4

eEMPROR细胞的鉴定与定位

区分MIXER中经典CSF1R+ EMP与CD4+CSF1R− eEMPROR细胞。

DPE-GFP × DPE-GFP:mT/mG定时交配,流式分析CD115+、CSF1R+CD117+CD45loCD93+ EMP及GFP+mTom+CD4+ eEMPROR细胞;免疫染色定位CD4+细胞与CD31+内皮的空间关系。

5

早期胚胎阶段(E7.5)MIXER造血特征验证

确定MIXER造血活动是否与卵黄囊最早造血波同时出现。

E7.5孕子宫切片共聚焦检测mGFP+细胞中CD31、CD309(FLK1)、CD45、Ter119和CD4表达;DPE-GFP:mT/mG流式检测MIXER中GFP+ eEMPROR和CD115+祖细胞。

6

eEMPROR细胞的体外克隆潜能与巨噬细胞分化

验证eEMPROR细胞的红系-髓系克隆潜能及向巨噬细胞分化能力。

从E14.5胎肝分选cMoP和eEMPROR细胞,M-CSF条件下培养检测巨噬细胞分化;MethoCult GF M3434中加入TPO、GM-CSF、M-CSF进行单细胞来源集落形成实验,流式和Giemsa分析集落谱系。

7

CD4谱系示踪验证体内巨噬细胞贡献

确定CD4标记的胚胎祖细胞在体内是否贡献于巨噬细胞。

CD4-Cre × Ai14组成型谱系示踪,检测E14.5胚胎及7周龄小鼠各组织tdTom+祖细胞和F4/80+巨噬细胞;CD4-CreErt2 × Ai14诱导型谱系示踪,E7.5/E8.5/E9.5脉冲4-OHT,E14.5及P14检测tdTom+巨噬细胞。

8

人早期胎盘组织CD4+红系细胞检测

检验母胎界面造血作用在人类早期胎盘是否保守。

取5周妊娠(5周1天及5周2天)人胎盘和蜕膜组织,石蜡切片免疫荧光染色CD4、CD45、CD14、CD31、CK7、CD235a和DAPI,共聚焦成像分析CD4+细胞在绒毛血管内的定位及与有核红细胞的关系。

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
CD14抗体(克隆D7A2T)Cell Signaling75181S
CD4抗体(克隆CL0395)SigmaAMAB90754
CD45抗体(克隆D9M8I)Cell Signaling13917S
CK7抗体(克隆OV-TL 12/30)DakoM7018
抗小鼠IgG Alexa Fluor 488二抗Thermo Fisher ScientificA-11017
抗兔IgG Alexa Fluor 488二抗Thermo Fisher ScientificA-11070
抗小鼠IgG Alexa Fluor 568二抗Thermo Fisher ScientificA-11019
抗兔IgG Alexa Fluor 647二抗Thermo Fisher ScientificA-21245
CD235a-PE抗体(克隆HI264)BioLegend349105
CD31-PE抗体(克隆REA1312)Miltenyi130-128-769
CD235a-594抗体(克隆2B12G10)ProteintechCL594-66778
CD4-488抗体(克隆240427E12)ProteintechCL488-83513-7
IV型胶原酶SigmaC5138-1G
DNaseSigmaD5025-150KU
氯化钠Sigma310166
柠檬酸钠SigmaS1804
一水合柠檬酸Chem-SupplyCA014
D-葡萄糖SigmaG8270
MEM培养基SigmaM8042
青霉素-链霉素Gibco15140-122
L-谷氨酰胺Gibco25030-081
β-巯基乙醇Gibco21985-023
HBSS缓冲液Gibco14175-095
胎牛血清HyCloneSH30084.03
MethoCult GF M3434培养基STEMCELL Technologies03434
血小板生成素ProspecCYT-346
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子ProspecCYT-222
巨噬细胞集落刺激因子PeproTech0315-02-10
Giemsa染液Sigma-AldrichGS1L-1L

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
MIXER组织鉴定与胚胎分期
E8.5胚胎体节数(6–9对)及E7.5、E14.5分期标准;显微解剖时保留MIXER并避免母体组织混入
阅读提示:Methods中Tissue dissection及Embryonic tissue dissection部分,Extended Data Fig. 1
母胎细胞遗传学区分
β-actin-Cre与mT/mG、DPE-GFP与DPE-GFP:mT/mG定时交配策略及mTom/mGFP门控
阅读提示:Fig. 1b图注、Fig. 3a图注、Extended Data Fig. 3a,b
体外造血集落与分化实验
OP9共培养细胞因子组合及MethoCult GF M3434补充因子浓度;分选纯度>95%
阅读提示:Methods中Erythro-myeloid potential of the embryonic precursor–OP9 system及Erythro-myeloid potential of embryonic precursors
诱导型CD4谱系示踪
4-OHT 75 µg g−1加孕酮37.5 μg g−1单次给药时间点(E7.5、E8.5或E9.5)及E14.5/P14取材
阅读提示:Methods中Tamoxifen treatment,Fig. 7a图注,Extended Data Fig. 7
人早期胎盘组织分析
孕周(5周1天及5周2天)、抗原修复缓冲液及抗体克隆号与稀释比例
阅读提示:Methods中Human tissues及Immunofluorescence staining of first-trimester human placental tissue,Fig. 8图注