Leaders gathered at the US National Institutes of Health in November 2014 to discuss recent advances and emerging research areas in aspects of maternal-fetal immunity that may affect fetal development and pregnancy success.

Keeping Baby Safe Because half the genes from a developing fetus are inherited from the father, from the mother's perspective, a fetus is “foreign.” How, then, does the maternal immune system tolerate the fetus? Nancy et al. (p. 1317 ) found that careful regulation of cellular recruitment signals allowed for fetal tolerance in mice. Although high numbers of T cells localized to the myometrium layer of the uterine wall in pregnant mice, very few T cells were found in the decidua, the uterine tissue that encapsulates the fetus and placenta. Thus, in pregnancy, regulation of immune cell localization may allow for organ-specific immune tolerance.

To metastasize, a tumor cell must acquire abilities such as the capacity to colonize new tissue and evade immune surveillance. Recent evidence suggests that microRNAs can promote the evolution of malignant behaviors by regulating multiple targets. We performed a microRNA analysis of human melanoma, a highly invasive cancer, and found that miR-30b/30d upregulation correlates with stage, metastatic potential, shorter time to recurrence, and reduced overall survival. Ectopic expression of miR-30b/30d promoted the metastatic behavior of melanoma cells by directly targeting the GalNAc transferase GALNT7, resulted in increased synthesis of the immunosuppressive cytokine IL-10, and reduced immune cell activation and recruitment. These data support a key role of miR-30b/30d and GalNAc transferases in metastasis, by simultaneously promoting cellular invasion and immunosuppression.

Abstract The placenta, the first organ to functionally mature, undergoes disordered development in many pregnancy complications. Molecular investigations have been hampered by the extreme cellular heterogeneity of the placenta, and this complexity is further exaggerated at the maternal-fetal interface where maternal and fetal cells co-mingle. We generated the paired single nucleus epigenomes and transcriptome for each of ∼200,000 cells at the human maternal-fetal interface from early pregnancy to term. These data identified cell-type-specific transcriptional regulatory programs and uncovered key transcription factors driving the lineage differentiation of placental cytotrophoblasts. Integrating spatial single cell proteomics profiling, we localized the observed cell types in situ , and characterized the dynamic stages and distinct features of endothelial cells of maternal spiral arteries remodeled by extravillous cytotrophoblasts. Integrative analyses of the single cell data across gestation enabled fine-mapping of the developmental trajectories of cytotrophoblasts and decidual stromal cells, and defining the signature molecular profiles of known and novel cell (sub)types. To demonstrate clinical value, we integrated the reference single cell data with large-scale population genomes from pregnancy complications and identified the most vulnerable maternal and fetal cell types in preeclampsia, preterm birth, and miscarriage. This study presents the most comprehensive placental and decidual single cell resource across gestation to date, reveals new insights into the drivers of normal human placentation, and uncovers the cellular basis of dysfunction associated with common pregnancy complications.