近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Inherent mosaicism and extensive mutation of human placentas”的研究報告中，來自英國桑格學院研究所等機構(gòu)的科學家們通過研究證實，胎盤的正常結(jié)構(gòu)與其他人體器官或許并不相同，但卻與腫瘤相似，并攜帶有許多在兒童癌癥中發(fā)現(xiàn)的相同基因突變。
文章中，研究人員提出證據(jù)支持了胎盤是遺傳缺陷的“垃圾桶”這一理論，而胎兒則能夠糾正或避免這些錯誤，這一研究結(jié)果為研究基因突變和出生結(jié)局之間的關(guān)聯(lián)提供了明確的證據(jù)，從而就能幫助科學家們更好地理解諸如早產(chǎn)和死產(chǎn)等問題。
在女性懷孕的最初一段時間，受精卵會植入到子宮壁，并開始從一個細胞分裂成多個細胞；細胞會分化為多種細胞類型，其中一部分細胞就會形成胎盤；大約在懷孕10周左右，胎盤就開始形成并會進入到母體的血液循環(huán)中，為胎兒提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，并幫助清除廢物且能調(diào)節(jié)關(guān)鍵的激素水平。
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長期以來，科學家們知道，胎盤不同于機體其它器官，在1%-2%的妊娠中，一些胎盤細胞中的染色體數(shù)目與胎兒機體細胞中的染色體數(shù)目不同，這種基因缺陷對于胎兒是致命的，但胎盤通常能夠正常發(fā)揮作用。盡管遺傳因素很強大，但胎盤的問題還是會對母體和未出生的胎兒產(chǎn)生傷害，比如胎兒生長受限甚至死胎等。
這項研究中，研究人員首次對人類胎盤的基因組結(jié)構(gòu)進行高分辨率地分析?？茖W家們對來自42份胎盤的86份活檢組織和106個微切面進行了全基因組測序分析，這些樣本取自每個器官的不同區(qū)域。
研究人員發(fā)現(xiàn)，每一份活檢樣本都是遺傳上不同的“克隆擴增”（clonal expansion），即有一個共同的祖先進化而來的細胞群體。這就表明，人類胎盤的形成和癌癥的發(fā)生之間存在著明顯的平行關(guān)系。
研究人員還識別出了在兒童癌癥中常見的特殊突變模式，比如神經(jīng)母細胞瘤和橫紋肌肉瘤等，而且胎盤中這些突變的數(shù)量甚至還高于癌癥本身。研究者Steve Charnock-Jones說道，本文研究首次證實，胎盤的組織結(jié)構(gòu)與其他人類器官并不相同，事實上，其更像是腫瘤的拼湊體，與其他健康的人類組織相比，胎盤中的基因突變率和模式也相當高。
緊接著研究人員利用系統(tǒng)發(fā)育分析，重新追溯從受精卵的第一次細胞分類開始到細胞譜系的形成和進化過程，從而就發(fā)現(xiàn)了證據(jù)來支持胎盤能夠耐受主要的遺傳缺陷這一理論。在一份活檢組織中，研究人員觀察到，每個細胞中都有三個拷貝的10號染色體，其中兩個拷貝來自于母親，一個來自于父親，而并非各有1個來自于其父母。但其它來自相同胎盤和胎兒的活檢組織的細胞中卻都含有2個拷貝的10號染色體，其都來自于母親，諸如此類染色體拷貝數(shù)的錯誤在任何其他組織中都是一個重大的遺傳缺陷。
研究者Gordon Smith說道，這項研究中我們揭示了諸如染色體拷貝數(shù)錯誤這樣嚴重的遺傳缺陷是如何被胎兒所解決的，這種錯誤原本存在于受精卵中。然而，衍生的細胞群體卻擁有正確的10號染色體拷貝數(shù)，而胎盤的部分細胞卻未能進行這種校正。此外胎盤還提供了另外一個線索，即胎兒從父母一方遺傳了染色體的兩個拷貝，這本身就可能會導致問題的出現(xiàn)。如今研究人員確定了胎盤中的遺傳異常與胎兒出生結(jié)局之間的關(guān)聯(lián)，后期他們將會使用更大的樣本量來幫助揭開女性孕期所出現(xiàn)的并發(fā)癥和多種疾病發(fā)生的分子機制。
最后研究者Sam Behjati說道，胎盤類似于人類基因組的“西部荒野”，其結(jié)構(gòu)與任何其他健康的人類組織都完全不同。但胎盤卻能保護胎兒免于遺傳缺陷所產(chǎn)生的影響，但同樣地，人類所面臨的與胎盤相關(guān)的疾病負擔依然很重。本文研究結(jié)果為研究人員揭示胎盤的遺傳異常和胎兒出生結(jié)局之間的關(guān)聯(lián)提供了新的研究線索和思路，后期他們將會進一步深入研究二者之間的關(guān)聯(lián)和其中的分子機制。
參考資料：
【1】Coorens， T.H.H.， Oliver， T.R.W.， Sanghvi， R. et al. Inherent mosaicism and extensive mutation of human placentas. Nature (2021). doi：10.1038/s41586-021-03345-1
【2】Placenta is a dumping ground for genetic defects by Wellcome Trust Sanger Institute
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