胎盘是一个动态的、异构的关键性器官，在母胎界面和妊娠期健康发育过程中扮演多重的角色。同时，它也是母体循环中胎儿细胞和游离胎儿核酸的主要来源。胎盘功能障碍可导致严重并发症，如先兆子痫（一种严重的妊娠并发症，会引起母亲血压上升，使大人和小孩都有生命危险）等。然而，对于这样一个神奇且至关重要的器官，我们之前的了解却很少。
近日，2016未来科学大奖获得者、香港中文大学卢煜明教授领导的团队利用单细胞转录组（single-cell and cell-free plasma RNA transcriptomics）技术，全面解析了人类胎盘的细胞异质性。这项研究以“Integrative single-cell and cell-free plasma RNA transcriptomics elucidates placental cellular dynamics”为题，刊登在近日的《美国科学院院报》（PNAS）上。
NIPT的鼻祖
早在1997年，卢煜明教授就发现了孕妇外周血中存在游离的胎儿DNA，并发展出了一套新技术来准确分析和度量母亲血浆内的胎儿DNA，即无创DNA产前检测（NIPT）。NIPT作为一种安全、准确、快速检测胎儿重大遗传疾病的新型产前检测技术，可避免传统产前检测技术存在的弊端，目前已应用于全球90多个国家，使数百万孕妇受惠（仅在中国，每年就有一百多万孕妇接受NIPT），大大减少了出生缺陷的发生。
胎盘细胞的异质性是指在不同个体间从基因型到表型上存在的差异。尽管过往研究利用全组织分析鉴定出先兆子痫胎盘表达谱的明显变化，并发现在妊娠和妊娠并发症期间，靶向RNA转录（targeted RNA transcripts）水平增加，母体游离核酸（cell-free nucleic acids）的总量和贡献值也增加。但目前仍然无法通过分析母体游离核酸来无创性检测胎盘细胞动力学和功能异常。
在这项研究中，卢煜明教授领导的团队利用大规模的微流体单细胞转录组技术（large-scale microfluidic single-cell transcriptomic technology），分析了24,000多个非标记细胞（nonmarker selected cells ），确定了细胞类型特异的基因特征，这些细胞来自足月和早期先兆子痫的胎盘。
利用获得的数据集，研究人员鉴定出人类胎盘中的不同细胞亚型，并重建了滋养层的分化轨迹。通过对母体血浆游离RNA的综合分析，他们分析出怀孕过程中造血细胞和胎盘细胞的纵向发展动力学。
此外，通过血浆游离核酸的分析，研究人员能非侵入性地发现先兆子痫胎盘中绒毛外滋养层细胞的功能异常，这有助于疾病的早期诊断。这项研究表明：来自单细胞的转录组信息或有助于阐释游离血浆RNA，以便在复杂的病理状况下对细胞动态进行非侵入性检测。
趣谈：一件“很幸运”的发现
卢煜明曾有个神奇的发现解决了他8年来一直攻克不了的难题，揭开了无创产前检测新的一页。在英国读书时，卢煜明吃不惯英国的饭菜，就养成了时不时自己煮公仔面的习惯。有一次煮面的时候，他就想把血浆拿来煮会有什么变化。后来真的做了这个实验，煮5分钟，然后拿一些出来检测，很神奇地就检测到了胎儿的DNA。原来做了8年都没有结果，因为卢煜明一直在错误的地方找我想要的东西。卢煜明以为要找的东西在细胞内，但神奇的是其实它一直都在细胞外。这是非常奇怪的，因为我们都知道DNA是在细胞内。”这也太幸运了，煮泡面都可以煮出名堂来，想想如果当年卢煜明爱吃的是叉烧包，那又会发生什么样的故事呢？
卢煜明看中国的精准医疗
2015年1月20日，美国总统奥巴马在国情咨文中提出“精准医学计划”，希望精准医学可以引领一个医学新时代。2015年4月21日在“2015首届清华精准医学论坛”上，我们也提出中国目前应该大力推进这种医疗方式，最终实现对疾病和特定患者进行个性化精准治疗的目的。卢煜明认为精准医疗是未来医学一个很重要的技术平台，也是未来医学的大方向。
针对我国精准医疗的发展，卢煜明认为我们需要一个很好的公共健康医疗记录系统。首先数据要多，而且电脑系统最好要联系起来。可能几个大的医院或者医疗系统，他们的数据可以共享。比如香港地区现在大概有40多家公立医院，所以医院可以共享病人的电子医疗记录系统。如果没有权限获取这些数据，那做研究是非常困难的。所以在这方面可能还需要进一步加强。现在中国也有很多排序的公司，不过他们大部分也是排序技术的使用方。卢煜明认为弱点是没有自己的稳定的排序技术平台，大部分还是用美国的技术，比如有的用Illumina（遗传变异和生物学功能分析领域的产品、技术和服务供应商）的产品，还有的用Ion Proton（某台式测序系统）。所以大部分经济收益也流入了美国。排序作为未来医疗系统一个重要的支柱，中国应该要有自己的排序技术平台。
卢煜明其人
1963年10月，卢煜明出生于中国香港。1983年进入英国剑桥大学读书，前两年完成医学基础课程，第三年做克隆研究，1986年获得文学学士学位。随后，他进入牛津大学学习，于1989年取得内外全科医学学士学位，又分别于1994年及2001年取得哲学博士及医学博士学位。1997年香港回归之际偕夫人回国，现任香港中文大学教授，李嘉诚健康科学研究所所长。他领导的团队于1997年首次在孕妇血浆里发现足够的胎儿DNA，开创了无创产前诊断的技术，并推广应用于90多个国家。卢煜明团队目前在利用血浆分子检测并监控癌症方面也做出了突出的贡献。他被授予英国皇家学会院士、美国国家科学院外籍院士、发展中国家科学院院士、香港科学院院士等荣誉称号。2015年，卢煜明获美国临床化学协会（AACC）最高奖誉Wallace H. Coulter讲学奖，成为全世界首位获此奖项的华人学者。2016年9月，卢煜明获未来科学大奖“生命科学奖”，同月，荣获被誉为诺贝尔奖预测指标的“汤森路透引文桂冠奖”。
本文由科猫平台编创，内容整理自生物探索、今日科苑，图片来源于网络。
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