近日，姜延志教授领衔的“猪遗传资源发掘与开发利用”课题组在生物学权威期刊《BMC Biology》在线发表题为“A Single-cell Transcriptome Atlas of Pig Skin Reveals Cellular Heterogeneity from Embryonic Development to Postnatal Aging”的研究论文。研究系统绘制出成华猪皮肤组织从胚胎期至出生后衰老的10个关键发育阶段的单细胞动态转录图谱，为哺乳动物皮肤发育分子机制和转化医学研究提供了宝贵资源基础。
哺乳动物皮肤在其整个生命周期中经历了复杂丰富的细胞更替和分子重组，然而其从胚胎发生到老年衰老的完整单细胞图谱仍然未被揭示。成华猪作为我国著名优良地方猪种，具有独特的皮肤厚度特征，为研究人类皮肤发育和生理提供了理想的研究模型。
本研究成功构建了涵盖443,529个细胞的单细胞转录图谱，本时间跨度从胚胎第56天直至出生后第7年，系统捕捉了成华猪皮肤在发育和衰老过程中的细胞演变规律。
首先，研究揭示出8种具有独特基因表达谱的皮肤细胞类型，并发现其细胞组成存在发育阶段特异性动态变化。胚胎期以成纤维细胞和间充质干细胞为主，主导胚胎发育阶段，出生后平滑肌细胞与内皮细胞数量显著上升，而在衰老阶段则出现成纤维细胞功能障碍和真皮层厚度下降等现象。通过伪时间轨迹分析，研究进一步揭示成纤维细胞与间充质干细胞共同起源于皮肤祖细胞，其中成纤维细胞可进一步分化为五种功能特异的亚群，包括乳头层型、网状型、间充质型、促炎型以及新发现的具有神经调节潜能的AUTS2⁺细胞亚群。
其次，研究还聚焦成纤维细胞和免疫细胞揭示了皮肤发育与衰老调控的关键基因与通路。成纤维细胞通过COL1A1-（ITGA1+ITGB1）与MDK-SDC1相互作用信号通路调控出生后皮肤衰老，转录因子EGR1在发育过程中调控胶原合成相关基因（DPT、COL12A1、COL5A2）的表达，成纤维细胞的年龄依赖性抑制伴随胶原合成下调、细胞间通讯减少及转录噪声升高等表现。同时，皮肤免疫细胞（树突状细胞和T细胞）在猪只围产期（E105、D3）呈现显著数量下降，细胞毒性的NKT细胞数量在猪只快速生长阶段（D90）达到峰值，树突状细胞和T细胞主要通过SPP1和TGF-β信号通路调控发育与衰老过程中的皮肤免疫。
最后，研究通过单细胞跨物种比较分析证实，在皮肤发育与衰老过程中，猪、人、鼠三个物种的皮肤细胞类型、标志基因表达及成纤维细胞功能基因谱均具有进化保守性，进一步验证了猪模型在人类皮肤生理与生理学研究中的适用性。
该研究不仅阐明了皮肤稳态维持的细胞动态机制，还揭示了成纤维细胞与免疫细胞在皮肤发育及衰老过程中的关键生理功能，研究绘制的从胚胎发育到衰老阶段的完整单细胞图谱也将成为皮肤机制研究与转化医学研究的宝贵资源。
学院动物学系2022级博士研究生郑婷为论文第一作者，姜延志教授为论文通讯作者。该研究得到四川省“十四五”川猪重大科技专项—川猪育种新材料创制与新品种培育（编号：2021ZDZX0008）项目资助，并在成都市畜禽遗传资源保护中心以及猪禽种业全国重点实验室等平台完成。
全文链接：https://doi.org/10.1186/s12915-025-02390-w
