胎盘是母体与胎儿之间物质交换的重要器官，通过脐带与胚胎相连。其意义在于提供充足养料和及时排除废物。常见的不良妊娠过程与一系列妊娠并发症有关，包括子痫前期、宫内生长受限、早产、胎膜早破、晚期自然流产和胎盘早剥等。Myriam Hemberger团队在18年Nature上报道，小鼠模型上103个基因突变会导致妊娠失败，而其中大约70%的基因将导致胎盘缺陷。也就是说由遗传缺陷导致的胚胎致死，很多情况下可能由胎盘异常导致，而不是胚胎本身。
左图为正常的胎盘（小鼠），绿色界面为母体与幼体交换界限，右边为不正常胎盘情况。Nubpl基因突变胎盘将致死。目前已达成共识的是，胎盘功能障碍与妊娠失败相关，但是大多数情况下的胎盘问题原因尚不清楚。虽然已有多篇研究基因测序的方法对胎盘上定植的细菌多样性分析得出，在不同的妊娠过程中，定植的细菌具有不同的类群，这与早期人类微生物研究认知——胎盘无菌相悖。为了确认在不良妊娠过程中是否与胎盘细菌存在关联，作者通过收集大队列胎盘样本，以宏基因组和16S rRNA测序的方法展开研究。
备注：子痫前期以美国妇产科研究院（ACOG）2013年标准定义，指妊娠20周后新发的高血压和蛋白尿。子痫（eclampsia）指子痫前期患者出现无法解释的全身抽搐。子痫前期的诊断依据临表和尿蛋白测定。治疗常为硫酸镁静脉用药以及足月终止妊娠。子痫前期的孕期发生率3%～7%。子痫前期和子痫在孕20周以后发生；高达25%的病例发生于产后，多为产后4天内，但有时可迟至产后6周。未治疗的子痫前期通常在一段时间内较为稳定，然后突然进展为子痫，在子痫前期患者中其发生率为1/200。未治疗的子痫常为致死性的。小于胎龄（SGA）使用定制参考标准：出生体重小于同胎龄体重的5%。妊娠早期原因引起的疾病导致对称性发育迟缓，这些新生儿身长、体重和头围受到同样的影响。并发症主要是根本原因，但通常还包括围产期窒息，胎粪吸入，低血糖，红细胞增多症和低体温。不同的测序手段会得到相同的结果么？
样本信息：小于胎龄儿20例 vs 子痫前期20例 vs 对照样本40例
第一组实验将80例样本拆成10个组，每组8个，Miseq测序示意图如b，通过宏基因组与16S rRNA扩增子测序的的方式比较不同样本中的微生物多样性。宏基因组主成分分析显示，这些样本并没有因为样本本身而聚类到一起，从a图可以看到，98%的变异可由主成分1和主成分2表示，分组的信息具体可以参看去除人类数据以后的热图情况。在所有的测试样本中，Group1 中8个组具有显著的大肠杆菌及其他细菌信号，同时包含及Φ-X174噬菌体信号，进一步分析显示这些大肠杆菌的来源的同一株菌株，可能是由于污染所造成的，而Group3 中并没有体现。Group2 中几乎所有的样本都包含慢生根瘤菌、沼泽红假单胞菌这两种本应在霍乱和肺炎中经常出现，且在两个组中的信号强烈，而在16S rRNA的检测中所有测试样本均没有发现这些细菌。汇总和分析显示，可能是由于在同一通道测序所导致的文库制备、测序过程的交叉污染（同样也能解释 Leishmania infantum）。在所有样本中都有作为阳性对照的沙门氏菌，但其中有两个样本中包含人类β疱疹病毒6B（HHV-6B），潜在的原因是西方人群中0.5%-1%的人具有该整合病毒染色体遗传的现象。而对比在16S rRNA结果，仅有对照沙门氏菌信号一致。卡帕检验显示，无乳链球菌、地热球菌结果与宏基因组具有较高的一致性。不同的DNA提取方式会影响菌株鉴定么？
小于胎龄儿100例 vs 子痫前期100例 vs 对照样本198例 vs 早产100例
比较不同样本中与妊娠相关的两个菌属信息，作者发现仍存在批次效应，即早期确认与早产相关的细菌在不同的试剂盒提取的样本测序结果中，丰度表现不一致，且其他常见细菌的一致性也相对较低。作者认为，在结果中一些可信度比较高的物种，如无乳链球菌、阴道乳酸杆菌、阴道相关细菌以及口腔、粪便中部分常见菌出现偏差并不是由于污染所导致的，而是因为不同DNA试剂盒提取方法会影响测序中的丰度表现。「菌脉」具有遗传性，即指在胎儿从产道分娩的过程中，会将母体的原微生物群落带到婴儿身上，成为第一批「原住民」，不经由产道生产的婴儿通过人为擦拭阴道分泌物，也能够在幼儿期给孩子提供较好的微生物基础。虽然胎儿发育的环境是否有微生物一直存在争议。因此，作者对不同妊娠方式下的微生物组多样性进行比较，并重点关注阴道乳杆菌的丰度变化，结果显示在不同的试剂盒样本中皆存在不同生产过程中的阴道乳杆菌差异，说明通过产道的胎盘样本可能受到分娩过程引入的污染。作者关注到在不同DNA提取方式和测序方法中都具有较高一致性的无乳链球菌可能是「罪魁祸首」，无乳链球菌是一种致病菌，可能导致婴儿的败血症。但是比较发现，并没有直接证据显示无乳链球菌与早产、子痫前期和小于胎龄相关。进而采用巢式PCR及定量PCR对无乳链球菌的表明免疫原性蛋白（surface immunogenic protein , SIP）基因 sip进行分子层面验证。结果显示，测试的276个样本中，7个样本在qPCR中呈阳性，且该7个样本（总共21个）在16S rRNA中也呈阳性（丰度>1%），255个样本在检测中均为阴性，通过卡帕检验统计数值为0.48（p值 9.7 × 10−21），属中等相关。这可能说明，胎盘在怀孕期间可能就受到了无乳链球菌的感染。
在总共537例胎盘微生物组实验中（318例不良妊娠，219例对照），通过引入DNA抽提方式、测序方法的变量验证人类妊娠和分娩过程中胎盘的微生物群落情况。人胎盘中提取的DNA中细菌序列的生物量非常小，在检测结果中不同分布的微生物群落可能来与于以下几种污染：1.DNA提取过程，在组织处理过程中需要加入蛋白酶-K等一系列试剂且需要一定的时间进行反应（比如过夜消化），在此过程中还存在反复冻融现象也会存在的污染。（B. silvatlantica）2.样本收集过程，活检过程产生的细菌污染。（D. geothermalis）3.胎盘处理过程，取样采用无损伤绒毛组织，为了去除血液需要在超纯水和无菌的PBS进行漂洗，然后液氮收集后冷冻至-80℃储存至下一次加工。虽然过程中使用了2级生物安全柜、无菌一次性器械，且在同一天处理对应的样本。研究人员已经注意到该过程可能产生污染，记录并已排除不同时间、不同人和设备中产生的差异。仍在过程中产生污染（S. agalactiae）4.产道分娩过程，不同方式的妊娠过程可能会引入污染。（Lactobacillus）5.PCR过程，文库构建及以PCR扩增可能引入污染。（T. halophila）6.测序过程，仪器也可能引入污染。（V. cholerae）小编时刻大队列和清晰的设计思路推翻了原有的结论，人类胎盘表面绒毛样本没有微生物分布，这是不是暗示具有类似于肠血屏障的机制存在。前人报道的案例中，微生物信息可能是假阳性结果，并给出多种可能污染的潜在途径，这对于往后的实验设计及样本收集处理提供参考意义。正常的分娩过程所「沾染」的微生物并非是致病菌，对于早期婴儿发育及免疫系统的形成具有很大意义。而检测获得的真阳性结果，可能就与临床病例或者不良妊娠具有强相关性。生殖障碍或者妊娠失败对于想要宝宝的家庭来说无疑是一个惨痛的事情。已知孕前吸烟、被动吸烟、贫血、流产史和妊娠期糖尿病均会增加不良妊娠结局的发生风险。该研究通过胎盘微生物组的信息将进一步推进人类对妊娠过程的认识，推动医学的发展。Babraham Institute. "Placenta defects a factor in prenatal deaths: Alomst 70 percent of 103 genes linked to prenatal death affect the placenta." ScienceDaily.Antonette T. Dulay, MD, Attending Physician, Maternal-Fetal Medicine Section, Department of Obstetrics and Gynecology, Main Line Health System; Senior Physician, Axia Women’s HealthEric Gibson, MD, Associate Professor, Neonatal-Perinatal Medicine, Sidney Kimmel Medical College of Thomas Jefferson University; Attending Physician, Nemours/A.I. duPont Hospital for ChildrenUrsula Nawab, MD, Associate Medical Director, Newborn/Infant Intensive Care Unit and Attending Neonatologist, Division of Neonatology, Children’s Hospital of Philadelphia.Charnock-Jones, David, et al. "Human placenta has no microbiome but can harbor potential pathogens." (2019).