时空转录组揭秘：FOXP1守护卵巢年轻的秘密
中文题目：人类卵巢老化的时空转录组变化及FOXP1的调控作用
期刊：Nature Aging
IF：17
01 文章背景
卵巢是女性生殖和激素分泌的重要器官，其功能在20至30岁达到顶峰，30岁后开始下降，50岁左右完全丧失功能。卵巢老化会导致一系列健康问题，如骨质疏松、心血管疾病和阿尔茨海默病。随着人类寿命的延长，延缓卵巢老化已成为一个重要的健康议题。现有研究对卵巢老化的细胞和分子机制了解有限。过去的单细胞RNA测序研究揭示了卵巢中的细胞异质性，但缺乏关于细胞空间分布和老化过程的系统了解。本文结合单细胞RNA测序和空间转录组测序，对不同年龄阶段卵巢的细胞成分和分子特征进行了系统分析，并识别出FOXP1作为关键调控因子，提供了潜在的治疗靶点。
研究思路
02 测序技术
单细胞RNA测序：使用10x Genomics平台对来自9名女性的健康卵巢组织样本进行分析（每组3名，年龄分别为18–28岁、36–39岁和47–49岁），共获取92,965个细胞。
空间转录组测序：使用10x Genomics Visium平台对来自15名女性的28个健康卵巢组织切片进行分析，鉴定了超过8,000个基因。
03 文章主要结论
1.卵巢细胞的多样性与老化过程中空间特征的变化
通过单细胞RNA测序和空间转录组测序技术，揭示了人类卵巢中八种主要细胞类型的空间分布及其在老化过程中的动态变化。研究发现，卵母细胞集中分布于卵泡中心，颗粒细胞环绕卵泡外围，基质细胞和卵泡外膜细胞广泛分布于卵巢间质区域，平滑肌细胞和内皮细胞沿血管排列，而NK细胞和T淋巴细胞主要聚集在卵巢髓质区域。老化过程中，利用基因表达分析和细胞特征分数计算，发现在卵母细胞和颗粒细胞中，细胞衰老相关基因（CDKN1A）的表达显著上升，且免疫细胞与其他细胞间交互强度显著增强。同时，伴随炎症信号NF-κB信号通路的激活以及DNA损伤标志物积累，进一步证实老化过程中细胞功能的显著变化。
人卵巢卵母细胞老化过程中的时空变化
2. 颗粒细胞与基质细胞的亚群特征及FOXP1在老化过程中对其功能的调控
研究显示，颗粒细胞分为三大亚群，其中GC亚群1和亚群2主要存在于年轻和中年卵巢中，具有较高的增殖能力和激素合成功能，而GC亚群3在老年卵巢中占主导地位，伴随较高的细胞衰老标志物表达和较低的增殖能力，表现出显著的功能退化。基质细胞被分为五个亚群，其中亚群2和亚群5的数量在老化过程中显著减少，分别与卵泡支持功能和组织修复能力下降相关。FOXP1作为一种核心调控因子，其表达在老化过程中显著下调，通过抑制细胞衰老相关基因的表达，维持颗粒细胞和基质细胞的功能。基因敲低实验表明，FOXP1的缺失导致颗粒细胞和基质细胞的增殖能力下降、细胞衰老标志物显著上升以及DNA损伤信号增强。空间转录组数据进一步验证了FOXP1的表达下降在卵巢不同区域的特异性分布，这与细胞功能的衰退和炎症信号NF-κB通路激活密切相关。
FOXP1在卵巢老化中的作用
3. FOXP1调控网络的功能解析及其在卵巢老化中的分子机制
研究发现，FOXP1通过抑制细胞衰老相关基因CDKN1A的表达，在颗粒细胞和基质细胞中起到关键保护作用。RNA-seq分析显示，FOXP1敲低后显著上调的基因主要富集在炎症和细胞应激响应NF-κB信号通路，而下调的基因则与细胞分化和发育相关，表明FOXP1的缺失会加剧卵巢细胞的衰老和功能退化。通过多重免疫组化（IHC）验证和空间转录组分析，明确FOXP1的表达水平在老化卵巢中的区域性显著下降，同时DNA损伤标志物γH2AX和细胞衰老相关分泌表型（SASP）因子的表达水平显著上升。进一步表明，FOXP1的缺失不仅导致细胞增殖能力的下降，还引发严重的DNA损伤和炎症反应，最终导致卵巢功能的加速衰退。
条件性敲除FOXP1加速小鼠卵巢衰老
04 总结
本研究通过结合单细胞RNA测序和空间转录组测序，首次系统地构建了人类卵巢在不同年龄阶段的时空转录组图谱，揭示了八种主要细胞类型在空间分布和基因表达上的动态变化。研究发现，随着卵巢老化，细胞衰老相关基因CDKN1A表达显著上升，DNA损伤增加，修复能力下降，同时炎症信号NF-κB通路显著激活。此外，研究鉴定了FOXP1作为卵巢老化的重要调控因子，其表达随年龄下降。通过抑制细胞衰老相关基因CDKN1A的表达，能够维持卵巢细胞增殖能力并减少DNA损伤和炎症反应。FOXP1的敲低实验进一步表明，其缺失会加速颗粒细胞和基质细胞的衰老过程，导致卵巢功能的显著退化。综合而言，本研究为理解卵巢老化的分子机制提供了全新的视角，并提出了FOXP1作为抗卵巢老化治疗潜在靶点的可能性，为相关诊断和治疗策略的开发奠定了重要基础。
