中国科学院×北京大学合作最新Science：揭示人类泌尿生殖系统在器官发生过程中的时空协调|中国科学院|北京大学|原基|性腺|机构做试管孕|泌尿|生殖系统|细胞|肾上腺

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

人类泌尿生殖系统起源于一个共同的胚胎区域，其发育涉及一系列精确调控的事件，最终形成泌尿系统、肾上腺以及男性或女性生殖器官。然而，人类泌尿生殖系统在器官发生过程中的时空协调机制，仍未得到充分研究。

2026 年 10 月 29 日，中国科学院动物所郭靖涛研究员、王晓琰副研究员及北京大学第三医院张哲研究员作为共同通讯作者（中国科学院动物所Yifei Guo、Hui Cai及青岛大学附属妇儿医院李端为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Spatial coordination in the codevelopment of the human urogenital system during organogenesis 的研究论文。

该研究将高分辨率空间转录组学与单细胞多组学相结合，对早期器官发生关键期的卡内基分期第 15-23 期（对应孕 5-8 周）的人类胚胎进行了分析，捕捉了泌尿生殖系统的协同发育动态。该研究鉴定出了一些指导早期性腺发育的细胞类型和信号通路，并区分出三种在性别分化过程中发挥关键作用的类固醇生成细胞，这些细胞在胆固醇获取、皮质醇合成和性激素产生方面各有差异，共同协调性别分化。这些发现加深了我们对泌尿生殖系统组装过程的理解，并为探索多器官协调发育提供了指导。

人类泌尿生殖系统起源于一个共同的胚胎区域。泌尿系统与生殖系统的密切关联提示，在早期器官发生过程中可能存在器官间的相互调控。然而，大多数分子研究都是针对单个器官分别进行的。因此，中肾、肾上腺和性腺如何协同参与器官原基的特化与谱系分化，并调控性别分化等关键发育过程，至今仍不清楚。

为了在体内原位空间背景下考察泌尿生殖系统的协同发育，研究团队采集了覆盖泌尿生殖发育与性别分化关键窗口期的人类胚胎样本，并结合空间增强分辨率组学测序、单细胞多组学测序、计算机模拟基因调控网络分析、组织蛋白成像以及人胚胎干细胞来源模型等多种互补技术手段，从而系统探究器官间通讯如何影响泌尿生殖系统特化与成熟过程中的关键发育事件。

空间图谱显示，在早期性腺细胞特化阶段（约孕 5 周），来自邻近中肾和肾上腺原基的信号可被性腺原基接收。将所鉴定的信号分子组合应用于人胚胎干细胞来源的中胚层细胞，可促使其向早期性腺谱系特化，表明邻近组织在早期性腺发育中具有潜在调控作用。

约孕 7 周时，网细胞出现于性腺-中肾交界处，睾丸网和卵巢网在此形成。作为两器官之间的组织连接，网细胞在转录水平上与中肾细胞更为相似，而非早期性腺细胞。多种分析在胚胎睾丸和卵巢中鉴定出同时具有网细胞和性腺支持细胞特征的细胞。结合既往小鼠谱系示踪数据的比较，这些发现提示一种可能的非传统起源途径：性腺支持细胞来源于中肾相关的网细胞，并通过下调肾谱系标志物 PAX8 的表达而分化而来。

研究团队还在泌尿生殖系统中鉴定出三种具有不同发育及代谢程序的类固醇生成细胞群体。在孕 7 周至孕 8 周期间，两种肾上腺谱系依次出现：早期群体表达调控从头胆固醇合成的因子，后期群体表达脂蛋白受体和皮质醇合成酶，以从循环颗粒中摄取胆固醇并合成皮质醇——后者被认为可减弱雄激素分泌。与女性中生殖腺类固醇生成细胞直至青春期才出现不同，男性生殖腺类固醇生成细胞在约孕 8 周时出现，并增强雄激素合成以确保男性化。这些互补程序在性别分化期间将肾上腺与性腺的激素产生联系起来。