问题——生命体由海量细胞构成，不同组织器官中的细胞承担不同功能。随着单细胞测序技术的发展，全球已顶级期刊发表了大量细胞图谱研究，但长期面临一个共同瓶颈：多数“全身图谱”由不同个体、不同来源样本拼接而成，难以对“同一个生命体的全部组织”进行系统解析。此限制削弱了跨器官比较研究的可靠性，也影响对妊娠等复杂生理阶段关键机制的整体理解。 原因——首先，个体间遗传背景、营养状态、环境暴露和健康水平不同，会引入明显的表达噪音，使跨组织对比缺少统一参照；其次，研究者难以判断某些基因表达差异究竟来自细胞类型本身，还是由个体差异造成。尤其在妊娠研究中，母体与胎儿组织样本获取受到伦理与技术条件限制，系统性研究更具挑战。妊娠期母体心脏需在较短时间内完成显著适应，血液输出量增加30%至50%，并通过胎盘持续向胎儿输送营养；一旦营养运输不足，可能诱发胎儿生长受限。该问题在全球养猪产业中发病率最高可达15%至20%，在人类妊娠中约为5%至10%，既影响母婴健康，也影响畜牧业生产效率与动物福利。 影响——基于此，江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室黄路生院士团队的研究，为“同一个体全身组织系统解析”提供了关键样本。研究首次构建覆盖同一个体胚胎全身115个组织及妊娠母体119个组织的单细胞/单核转录图谱，系统鉴定出全身组织890种细胞类型，并梳理其特异表达的转录因子特征，形成一致性更高、可比性更强的“统一参照系”。在机制层面，研究更聚焦母胎界面，揭示胎儿尿囊绒毛膜滋养层细胞因亮氨酸转运不足而导致胎儿生长受限的分子细胞学基础；同时阐明妊娠期间母体心脏能量适应的新机制，为理解妊娠涉及的心血管生理调控提供了新的证据。 对策——针对大型哺乳动物多组织同步采集与细胞处理这一难题，团队以技术体系建设为先导，从取材时效、规范化处理流程、细胞解离与质量控制等关键环节入手，建立了可重复、可推广的技术路线。项目启动初期，多种组织的细胞解离方法尚不成熟，部分组织因成分复杂、基质干扰强，难以获得高活性单细胞悬液。团队通过优化与攻关，推动关键环节标准化、流程化，为大规模组织的高质量单细胞/单核数据获取奠定基础。论文由黄路生院士与杨斌研究员、饶琳博士、张青博士共同通讯，蔡丽萍博士、张青博士、姚天雄博士、邹霄霄博士共同第一作者。该成果由江西农业大学作为唯一完成单位独立完成，反映了我国在农业生物基础研究与关键技术体系构建上的能力提升。 前景——猪解剖结构、生理代谢、免疫系统及器官大小诸上与人类相似度较高，是重要的生物医学与农业育种研究模型。本次构建的母胎全身单细胞图谱及相关机制发现，预计将两上持续发挥作用：其一，为提升母猪繁殖效率、降低胎儿生长受限发生率、优化营养与管理策略提供分子靶点与评估指标，服务现代种业与生猪产业发展；其二，为理解人类妊娠健康、胎盘营养运输障碍及妊娠相关心脏适应提供可借鉴的机制线索，推动跨学科转化研究。随着数据资源开放共享与多中心验证推进，未来有望进一步形成从细胞图谱到功能验证、从基础机制到干预策略的闭环研究体系，促进农业与医学相关领域协同创新。
重大科学问题的突破，往往来自对关键技术瓶颈的持续攻关，以及对真实复杂系统的系统性描摹；以“同一个体、全身多组织、母胎同框”为基础建立高质量单细胞图谱，不仅为理解妊娠这个生命过程提供了更清晰的坐标系，也为从源头提升繁殖效率、降低生长受限风险打开了新窗口。面向未来，如何把“看得更清楚”转化为“管得更精准”，将成为基础研究与产业应用共同面对的下一道课题。