作者，Evil Genius
冬至了，大家记得吃一碗热腾腾的饺子。
今天也是考研日，祝考研的学子金榜题名。
祝各位科研人员也顺风顺水。
今天我们分享文献
知识积累
人类生殖道对物种繁衍和整体健康至关重要。其发育涉及性别决定、组织模式形成和形态发生等复杂过程，这些过程的异常可能导致终身问题，包括不孕症。
人类生殖道发育是一个复杂的形态发生过程，由旁分泌相互作用和激素信号传导共同调控。内生殖器（除性腺外）起源于苗勒管与中肾管（源自中胚层间介中胚层）以及尿生殖窦（源自内胚层）。在遗传女性（XX）中，苗勒管分化为输卵管、子宫、宫颈和阴道上段，而尿生殖窦形成阴道下段；在遗传男性（XY）中，中肾管发育为附睾、输精管和精囊，尿生殖窦则分化为前列腺。生殖结节（源自侧板中胚层、内胚层和表面外胚层）发育为外生殖器：女性形成阴蒂，男性形成阴茎。
胚胎期生殖组织前体（包括苗勒管、中肾管、尿生殖窦和生殖结节）最初由未分化的上皮内层及其周围的间充质构成。随着发育推进，间充质的性别二态性分化早于上皮分化，并决定上皮的发育方向。苗勒管与中肾管的分化尤为复杂，必须在最终形成的器官间建立精确的空间边界。
在胚胎发育至约孕9-10周前，苗勒管与中肾管同时存在于两性胚胎中。若胚胎性腺在Y染色体SRY基因调控下分化为睾丸，睾丸中的支持细胞将分泌抗苗勒管激素（AMH），导致苗勒管退化；睾丸间质细胞分泌的睾酮则促进中肾管分化为男性上生殖道，部分睾酮进一步转化为二氢睾酮，驱动男性下生殖道发育。在缺乏SRY基因及相关激素的XX胚胎中，中肾管退化，苗勒管、尿生殖窦及生殖结节共同发育为女性生殖道。
研究结果1、单细胞分辨率时空图谱（marker大家注意搜集一下）
对孕6-21周的89例胎儿生殖道样本进行了多模态分析，涵盖了内外生殖器性别决定与分化、以及性别特异性管道退化的关键阶段。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq；538,742个细胞）、单细胞染色质可及性测序（scATAC-seq；226,668个细胞）、原位测序空间转录组分析（ISS；11张切片，1,853,342个细胞）及10x Visium空间转录组技术（36张切片），构建了多维数据集。
在发育早期（至孕9-10周），鉴定了体腔上皮细胞（UPK3B⁺LRRN4⁺）、苗勒管细胞（WNT7A⁺SOX17⁺上皮与AMHR2⁺CNTN1⁺间充质）及中肾管细胞（WNT9B⁺GATA3⁺上皮与PLAC1⁺HTR2B⁺间充质）。同时检测到尿生殖窦细胞（FOXA1⁺SHH⁺上皮与GAP43⁺TNC⁺上段间充质、FOXF1⁺FENDRR⁺下段间充质）和生殖结节细胞（UPK1A⁺PSCA⁺上皮与TBX4⁺TBX5⁺间充质）。在孕8周前的样本中，由于该阶段组织显微分离技术难度较大，还检测到邻近肾脏（TMEM52⁺远曲小管、SLC12A1⁺髓袢、TM4SF4⁺S形小体、GLYAT⁺近曲小管、NPHS1⁺足细胞）和肾上腺（SHISA3⁺肾上腺皮质）的多种细胞类型。
随着妊娠进展（9-21周），XX胎儿中出现了输卵管特异性细胞（PNOC⁺ERP27⁺非纤毛上皮、DNAH12⁺纤毛上皮及ITGBL1⁺CD36⁺间充质）、子宫颈细胞（UCA1⁺DLX5⁺上皮与ITGA4⁺RORB⁺间充质）及阴道细胞（苗勒管来源的DLX5⁺TP63⁺上皮与SRD5A2⁺GAP43⁺间充质，尿生殖窦来源的FOXA1⁺PRAC1⁺上皮与SRD5A2⁺FENDRR⁺间充质）。值得注意的是，子宫与宫颈细胞类型组成高度相似，提示其进一步区域分化可能发生在孕21周之后。同期（9-21周），XY胎儿中检测到附睾特异性细胞（SPAG11B⁺非纤毛上皮、DNAH12⁺纤毛上皮及PLAC1⁺HTR2B⁺间充质）、输精管细胞（WNT9B⁺MUC6⁺上皮与RAI2⁺CHD7⁺间充质）及前列腺细胞（FOXA1⁺上皮与SRD5A2⁺GAP43⁺上段间充质、SRD5A2⁺FENDRR⁺下段间充质）。发育中的两性内生殖器各器官外围均存在平滑肌层（MYH11⁺）与韧带组织（PTGER3⁺）。
本图谱还捕获了两性中持续存在的性别特异性管道残留结构：女性胎儿直至孕21周时输卵管旁可见中肾管样间充质细胞（PLAC1⁺）与上皮细胞（FXYD2⁺）（卵巢冠）；而在部分10-14周男性胎儿中观察到输卵管样上皮细胞（PNOC⁺ERP27⁺）。这表明在抗苗勒管激素介导的退化完成前，男性个体中仍可发生苗勒管分化过程。
与小鼠研究一致，在发育中的阴茎或阴蒂未发现性别特异性细胞类型。在所有发育阶段及两性中，均鉴定出尿道上皮（FOXA1⁺PSCA⁺）、勃起组织（海绵体SOX9⁺PRR16⁺、尿道海绵体FOXF1⁺SALL1⁺）、龟头（SP9⁺DLX5⁺）、包皮（SIX1⁺SHOX2⁺）、包皮板上皮（KRT14⁺WNT3⁺）及表面生殖器表皮（KRT14⁺KRTDAP⁺）
研究结果2、苗勒管（Müllerian）形成与退化
重构了在苗勒管形成、迁移及初始退化阶段（孕6-8周）起关键作用的细胞类型轨迹：前中肾体腔上皮、未分化苗勒管上皮及间充质细胞。从祖代体腔上皮群体中解析出两条分别通向苗勒管上皮与间充质的发育轨迹。值得注意的是，还鉴定出一条从苗勒管间充质分岔的雄性特异性退化间充质谱系。
在苗勒管上皮谱系中，RXRG、PNOC和LYPD1等基因在间皮向上皮细胞分化起始阶段短暂上调。中肾管上皮表达的ALDH1A1可能是通过RXRG–RARG轴传递视黄酸信号的来源。随着发育轨迹推进，FGF20、SSTR2、GDNF、LGI1和CALCA等迁移相关基因（已知在神经元迁移与轴突生长中发挥作用）表达上调。通过多重单分子荧光原位杂交（smFISH）验证了PNOC、LYPD1、FGF20、GDNF和CALCA的表达。smFISH成像进一步揭示了这些基因沿苗勒管上皮的协调分布模式：FGF20标记整个迁移导管上皮，而PNOC与LYPD1、GDNF与CALCA的表达分别局限在导管头端与尾端区域。
苗勒管间充质谱系早期以上皮-间质转化标志物（如CNTN1、ZEB2和SNAI2）上调为特征。迁移基因PLXDC1、ZAP70和TMEM163同样上调，其中TMEM163通过ISS与smFISH分析（在雌雄胚胎中均）得到验证。相比之下，雄性特异性退化分支显示自噬调节因子ADRA2A、LAMP5和GAL，WNT信号抑制剂NOTUM与NKD1，以及小鼠文献报道的标志物SP7和WIF1（亦为WNT抑制剂）的表达升高。NOTUM、NKD1、SP7和WIF1的细胞类型特异性经ISS与smFISH验证，这些基因在女性胎儿中不表达。通过scATAC-seq与scRNA-seq数据计算推断转录因子活性，进一步支持了SP7在退化中的雄性苗勒管间充质中的重要作用。
综上，多模态研究表明：人类苗勒管形成可能涉及间充质与上皮细胞中迁移基因的协调表达；同时在苗勒管退化过程中，雄性间充质特异性上调WNT抑制剂与自噬标志物
研究结果3、苗勒管与中肾管模式建立
通过整合单细胞测序、空间转录组及表观基因组数据，系统揭示了人类苗勒管与中肾管在胚胎发育过程中的区域分化机制。
修正人类HOX编码模式
女性生殖道：
胸段HOX基因（HOXA5/HOXC5/HOXC6/HOXA7）在输卵管头段间充质高表达，沿尾侧递减
腰骶段HOX基因（HOXA10/HOXA11）富集于子宫颈间充质，HOXA13富集于宫颈阴道交界区
关键修正：人类HOXA9仅在输卵管尾段及子宫颈表达（与小鼠全长表达模式不同）
男性生殖道：
胸段HOX标记附睾上半部，HOXA9限定于附睾下半部
中肾管间充质在发育早期即呈现头端HOXA7/尾端HOXA9的分区模式
鉴定新型空间调控转录因子
苗勒管间充质梯度表达：
头端富集：GATA6、PROX1、NFATC2、FOXL2（沿头尾轴递减）
尾端富集：PBX3、PRRX2、EVX1/2、LBX2、AHR、AR、ISL1（沿头尾轴递增）
子宫颈特征因子：EMX2、ESR1、FOXO1、MEIS2、RORB
中肾管间充质特异性因子：
附睾头端标记：FOXC2
附睾尾端标记：ALX1
输精管上段（对应子宫类似区）：FOXC1、MEIS2、RORB
跨物种差异与性别保守性
人类输卵管头段依赖胸段HOX基因（不同于小鼠的腰骶段HOX主导模式）
子宫/输精管上段共享MEIS2/RORB等调控因子，提示两性器官发育的保守机制。
研究结果4、导管模式建立的信号调控机制总结
通过细胞间通讯分析，揭示了苗勒管与中肾管沿头尾轴分化过程中间充质-上皮相互作用的信号网络。
1. 关键信号通路的空间梯度分布
A. WNT信号通路
输卵管与子宫区：
促分化信号：间充质表达WNT4、WNT5A及ALDH1A1（视黄酸合成酶），激活WNT与视黄酸信号
阴道上段与输精管尾段：
抑制性调控：间充质高表达WIF1、SFRP5（WNT抑制剂），形成WNT抑制梯度
跨物种保守性：与小鼠研究结果一致
B. BMP信号通路
阴道上段/输精管起始段：
配体来源：间充质表达GDF7、GDF10、BMP4、BMP7
下游效应：激活上皮细胞RUNX1、TP63表达（与小鼠研究吻合）
表达特点：GDF7、TNC在子宫颈间充质已有表达，在阴道上段达峰值
C. 胰岛素样生长因子与整合素通路
阴道上段：
IGF1-IGF1R轴信号增强
整合素通路配体TNC（间充质来源）表达上调
2. 双向信号传递机制
上皮→间充质反馈：
输卵管上皮表达RSPO1，可能激活间充质LGR5受体
LGR5与TSPAN8在输卵管间充质共表达，提示干细胞微环境特征
间充质主导模式：间充质先获得区域身份，再指令上皮分化（验证既往研究）
3. 性别特异性与保守性
保守通路：
BMP信号（GDF7）与整合素信号（TNC）在阴道上段（女）与输精管起始段（男）均上调
体现两性生殖道发育的进化保守性
组织特异性：信号配体均来源于间充质，印证其主导作用
科学意义
系统阐明区域化信号网络：首次在人类发育中绘制WNT/BMP/IGF等多通路协同调控图谱
揭示双向通讯机制：突破传统“间充质单向指令”模型，提出上皮反馈调控干细胞微环境的新假说
为疾病研究提供线索：信号通路异常可能解释先天性生殖道畸形（如阴道发育不全、输精管缺如）
缺陷：部分低丰度信号分子可能未被检测；需功能实验验证LGR5/RSPO1等互作机制。
研究结果5、输卵管与附睾的区域化分化机制
研究通过胚胎期（孕10-21周）及成年期多组学数据对比，证实人类输卵管与附睾的区域分化始于胎儿期，且转录梯度可延续至成年。
一、输卵管上皮的梯度分化
1. 胎儿期已建立区域转录特征
伞端至峡部的梯度表达：
头端富集基因：PNOC、APOA1、CLDN6、ERP27、ZBED2（从伞端向峡部递减）
中段富集基因：LYPD1、S100A1、CRTAC1（输卵管中部表达峰值）
峡部特征基因：MUC6、WDR72、KCNN4（参与物种特异性分泌功能）
2. 发育早期启动区域化
PNOC与LYPD1在苗勒管形成期已限定于上皮头端，提示区域分化始于胚胎早期
3. 梯度模式延续至成年
对成人输卵管（伞部、壶腹部、峡部）的空间转录组分析显示：
胎儿期发现的头端偏向与尾端偏向基因梯度在成年组织中完全保留
二、附睾上皮的区域化特征
1. 头端富集功能基因
关键基因：ESR1、SALL1、VIL1、SPAG11A、PDZK1、FXYD2
功能关联：参与成年附睾的液体重吸收与精子成熟调控
2. 细胞黏附分子区域分布
紧密连接蛋白（CLDN2、CLDN10）与钙黏蛋白（CDH2、CDH6）在附睾头端富集
与成年组织研究结果一致
3. 尾端免疫相关基因
GATA3、WNT9B、TFAP2A、CPXM2、BLNK等基因向尾端表达递增
均与免疫应答调控相关（成年研究已报道）
三、科学意义与创新
颠覆传统认知：首次证实生殖道上皮功能区域化始于胎儿期而非青春期
发育延续性：建立胚胎-成年转录梯度的直接证据，为理解器官功能成熟提供新视角
跨阶段研究策略：通过胎儿期单细胞数据与成年空间转录组对接，实现发育轨迹追踪
四、临床与生物学启示
先天性疾病机制：区域分化异常可能导致成年期功能障碍（如精子成熟障碍）
进化保守性：区域特异性基因（如MUC6）在物种间功能相似，提示进化保守的分泌机制
干细胞研究线索：早期建立的转录梯度可能影响成年干细胞微环境的维持
研究结果6、生殖结节性别二态性研究
研究通过多组学分析揭示了外生殖器性别分化的细胞与分子机制，聚焦雄性尿道管腔化这一关键发育事件。
一、细胞组成与发育阶段特征
1. 无性别特异性细胞群
生殖结节发育中未发现性别独有的细胞类型
但间充质勃起组织呈现阶段依赖性差异：
- 早期海绵体：RFLNA⁺GAS2⁺（阴茎） vs GRIDL2⁺FOXL2⁺（尿道海绵体）
- 晚期海绵体：TTYH1⁺SCRG1⁺ vs PDLIM3⁺TCF21⁺
2. 关键发育窗口期
雄性化编程窗口：人类孕8-14周
此期间雄激素信号异常将导致最显著的表型缺陷
二、尿道管腔化的分子机制
1. 雄激素信号核心作用
尿道海绵体（早期）在所有细胞类型中雄激素受体活性最高
候选靶基因鉴定（雄性偏向表达）：
- 已知雄激素靶点：CSRP2、CYP1B1、TMEM200A、SRD5A2、NID1
- 跨物种保守性：小鼠同源组织亦高表达Mafb、Csrp2
2. 雌性特异性基因表达
尿道海绵体（早期）上调：
细胞外基质组织相关基因（MFAP4、SEMA3C、LUM、FLRT2）
IGFBP3（受雄激素抑制，故在雌性高表达）
3. 尿道上皮性别二态性
雄性高表达基因：
- SCGB1A1（参与体外支气管样管腔结构形成）
- PTPRD（定位于上皮黏附连接）
提示二者可能协同促进雄性尿道管腔化
三、间充质-上皮互作的性别差异
1. Notch信号通路（雄性偏向）
间充质表达JAG1 → 上皮受体NOTCH2/3激活 → 下游效应因子HES1表达
可能介导雄性特异性细胞命运决定
2. 黏附连接信号增强（雄性偏向）
上皮受体：NRP1、NRXN3、PTPRD
间充质配体：SEMA3A、NLGN1/2、CLSTN1、LRRC4B
形成雄性特异性信号轴，协同促进管腔形成
四、科学意义与临床启示
首次系统揭示人类尿道管腔化分子网络
明确雄激素下游靶基因
发现性别特异性细胞间通讯事件
为先天畸形提供机制解释
尿道下裂等疾病可能与JAG1/NOTCH或黏附连接信号异常相关
关键窗口期为预防性干预提供时间靶点
进化保守性与物种差异
核心雄激素靶基因在小鼠中保守
人类特异性信号通路（如PTPRD）需进一步功能验证
总结
研究通过整合单细胞转录组、表观组及空间信息，系统阐明了生殖结节性别二态性建立的分子基础，重点揭示了雄激素-JAG1/NOTCH-黏附连接信号轴在雄性尿道管腔化中的核心作用，为理解外生殖器发育异常提供了全新视角。
研究结果6、生殖发育干扰因素研究
研究通过整合发育图谱与化合物靶点数据，系统评估了药物及环境内分泌干扰物对人类生殖道发育的潜在影响，并通过类器官实验验证关键发现。
一、药物靶向的细胞特异性
1. 苗勒管上皮易感药物
偏头痛治疗药Fremanezumab：靶向迁移期苗勒管上皮高表达的CALCA
神经内分泌肿瘤药Octreotide：靶向上调的SSTR2受体
2. 中肾管上皮易感药物
糖尿病治疗药：
Conivaptan（靶向AVPR1A）
Spironolactone（靶向PPARG）
3. 广谱易感药物
抗生素Doxycycline（靶向MMP7）：
同时影响苗勒管与中肾管上皮及其衍生物（子宫颈上皮、输精管上皮）
二、环境内分泌干扰物（EDCs）风险窗口
1. 类固醇激素受体时空表达图谱
孕10周前：未检测到雌激素受体（ESR1/2）与孕激素受体（PGR）
孕10周后：
ESR1：在苗勒管衍生物、阴道下段上皮、附睾头端上皮上调
PGR：在输卵管纤毛上皮、阴道上段平滑肌低表达
雄激素受体（AR）：在输卵管上皮、阴道下段间充质、全段附睾上皮高表达
PPARG：在发育早期中肾管上皮、后期附睾尾端/输精管、各阶段尿道上皮上调
2. EDCs作用靶点对应
双酚A（BPA）：干扰ESR1/2、PGR活性
邻苯二甲酸酯：干扰AR、PPARG功能
全氟烷基物质（PFAS）：靶向PPARG
三、类器官实验验证EDCs效应
1. 模型建立
使用孕12周及17周胎儿来源子宫上皮类器官
经标记转移与标志物表达确认类器官的胎儿子宫特性
2. BPA与BBP暴露效应
纤毛细胞增多：两种EDCs均促进纤毛发生（与雌激素效应一致）
激素受体激活：
诱导PGR表达上调
激活经典雌激素应答基因（SCGB2A1、SCGB1D2、ASRGL1、SLC39A6）
成年类器官验证：BPA/BBP诱导基因特征在雌激素处理的子宫内膜类器官中显著富集
四、科学意义与转化价值
首次构建生殖发育化合物风险图谱
明确药物与EDCs的细胞类型特异性靶点
界定关键易感发育窗口期（孕10周后）
为疾病起源提供新解释
发育期暴露于EDCs可能导致成年期生殖道疾病（如子宫内膜异位症、不孕症）
指导临床与公共卫生策略
孕期用药警示：避免在敏感期使用特定靶向药物
环境污染物监管：重点关注干扰AR/PPARG/ESR的化合物
研究方法创新
结合发育图谱预测与类器官实验验证的研究范式
为发育毒性评估提供新模式
最后来看看方法
单细胞部分
visium部分
ISS部分
