麻省理工学院的研究人员首次对母乳中的细胞进行了大规模的高分辨率研究，从而使他们能够跟踪这些细胞在护理母亲中的变化。

通过分析分娩后三天至两年之间产生的人类母乳，研究人员能够鉴定乳腺细胞中基因表达的各种变化。其中一些变化与诸如激素水平，母亲或婴儿的疾病，母亲开始节育以及婴儿开始日托等因素有关。

“We were able to take this really long view of lactation that other studies haven’t really done, and we showed that milk does change over the entire course of lactation, even after years of milk production,” says Brittany Goods, a former MIT postdoc who is now an assistant professor of engineering at Dartmouth College, and one of the senior authors of the study.

研究人员希望他们的发现将为母乳如何随着时间而变化而进行更深入的研究奠定基础。这样的研究最终可以产生新的方法来增加母亲的牛奶生产或改善婴儿配方奶粉的成分。

MIT的Simons数学教授，计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的计算与生物学小组负责人Bonnie Berger是该研究的高级作者，MIT的化学副教授Alex Shalek也是该研究的高级作者。以及医学工程与科学研究所（IMES）的成员；科赫综合癌症研究所；MGH，麻省理工学院和哈佛大学的Ragon研究所；以及哈佛大学和麻省理工学院的广泛研究所。

麻省理工学院研究生莎拉·奈奎斯特（Sarah Nyquist）是本文的主要作者，本周出现在本周美国国家科学院论文集。

细胞变化

人类乳腺可以在一天中，几个月或分娩后的几个月或几年来产生超过一升牛奶。研究乳腺细胞如何完成这一壮举在人类中很困难，因为在泌乳过程中无法进行活检或以其他方式进入。然而，最近的研究表明，母乳含有许多来自乳腺的细胞，提供了一种研究这些细胞的无创方法。

在这项研究中，麻省理工学院团队收集了15位哺乳母亲的母乳样品。每个捐赠者在多个时间点提供样品，分娩后三到632天。研究人员还收集了有关在整个哺乳期发生的健康和生活方式变化的信息。

研究人员从50个样品中分离了超过48,000个细胞，并使用单细胞RNA测序分析了它们，该技术可以确定哪些基因在给定的时刻在细胞中表达哪些基因。该分析揭示了10种细胞 - 成纤维细胞群，两种类型的上皮细胞和7种类型的免疫细胞。

他们发现的一半以上是巨噬细胞。这些细胞似乎表达了有助于使乳腺更耐受其产生的牛奶蛋白的基因，因此不会触发免疫反应。研究人员还发现了B细胞，T细胞和其他免疫细胞的种群，但是它们的数量太小，无法对其功能进行任何深入研究。

到目前为止，他们发现的最丰富的细胞是乳糖细胞，这是一种上皮细胞。这些细胞表达了许多在母乳中发现的蛋白质的基因，例如乳脂蛋白，以及分泌牛奶蛋白，微量营养素，脂肪和其他母乳成分所需的转运蛋白。

在乳糖细胞中，研究人员发现了一个似乎是牛奶主要生产国的细胞簇，而另一种细胞在乳腺中起着更大的结构作用。这些细胞类型中的每一种都可以分为进一步的亚型，研究人员假设这些细胞可能专门针对特定角色。

随着时间的流逝，研究人员发现，参与牛奶生产的乳糖细胞的比例下降了，而与结构支持有关的比例增加了。同时，涉及对激素催乳素反应的基因在产生牛奶的乳糖细胞中变得更加活跃，但在结构性乳糖细胞中下降。研究人员认为，这些变化可能与婴儿成长随着婴儿的营养需求的不断变化有关。

“这项研究以及其他一些研究还为绘制和更好地理解这些细胞用于完成它们所做的大量工作的一些途径铺平了道路。”

牛奶成分

研究人员还发现，母乳中细胞的组成与婴儿开始进行日托，开始配方或母亲开始使用荷尔蒙节育的事件之间的联系。

Nyquist说：“与这些生活方式和健康变化有关的母乳组成显然有变化，例如婴儿疾病或母性荷尔蒙节育。”“泌乳的这些变化不一定会对任何人的健康产生积极或负面的影响，但是它们确实发生了，它们可能会导致我们深入了解乳腺上皮细胞如何生产牛奶以及它们可能产生的成分类型。”

现在，研究人员希望进行更大的研究，以帮助他们找到环境因素和牛奶组成之间的更牢固的联系，并发现更多有关牛奶随时间变化的自然变化的信息。这最终可以帮助科学家设计更好的婴儿公式或创建适合婴儿期不同阶段的公式。研究人员还希望找到方法来帮助护理母亲在断奶时提高牛奶的产量或减速牛奶。

其他后续研究可能会探讨泵送如何影响牛奶成分和乳房健康，或者如何预防诸如乳腺炎等疾病。

“通过随着时间的流逝，通过对泌乳多样性建立这种非常高分辨率的理解，不仅可以理解哺乳，而且还为我们提供了一套数据和工具，以便能够更好地设计解决方案以改善生活质量母亲，特别是当他们护理时。”货物说。

参考：Nyquist SK，Gao P，Haining TKJ等。在人类泌乳过程中的细胞和转录多样性。PNAS。2022; 119（15）：E2121720119。doi：10.1073/pnas.2121720119

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