近日，來自英國惠康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）和劍橋大學（University of Cambridge）的一支科研團隊在頂尖學術期刊《自然》上發表了一篇新論文，科學家們首次從基因組的角度詳細地分析了一個特殊的人體器官——胎盤。

胎盤是一個臨時器官——我們呱呱墜地後就與它徹底告別，但在我們發育“成人”的最初階段，它發揮了重要作用。母親懷孕的最初幾天，受精卵植入子宮壁，從一個細胞分裂為多個細胞，並分化成不同型別。其中一些細胞沒有形成胚胎，而是形成了胎盤，作為連線母親和胎兒的橋樑，為胎兒獲取氧氣和營養、清除廢物並調節重要的激素。

胎盤不正常是造成妊娠問題的一個重要原因，例如胎兒發育遲緩，甚至死產。然而另一方面，科學家發現，有些情況下胎盤能正常行使功能，但一些胎盤細胞裡的染色體數目卻不正常——這樣的遺傳缺陷如果出現在胚胎細胞中，很可能是致命的。

為了充分了解胎盤的遺傳學特性與妊娠結局之間的關係，科學家們在這項研究中利用全基因組測序，開展了首個高解析度的胎盤基因組學研究。資料來自42個人類胎盤，共分析了不同位置的86份活檢組織和106份顯微切割樣本。

分析結果顯示，每一份活檢組織在遺傳學上都是一個獨特的克隆擴增，也就是衍生自單個細胞的一群細胞。這種克隆模式和正常的人體器官不同，反而與癌症的發展非常相似。用研究作者Steve Charnock-Jones教授的話來說，“人類胎盤的結構就像拼接起來的腫瘤。”

另一方面，胎盤細胞的基因突變發生率也與腫瘤類似，遠遠高於其他健康人體組織。研究人員分析發現，在一些兒童癌症（如神經母細胞瘤、橫紋肌肉瘤）中特有的基因突變模式，竟然在胎盤中很常見，甚至在胎盤中的發生率更高。

這項研究中觀察到的一個例子更是充分說明了胎盤對遺傳缺陷的容忍度非常高。研究人員發現，有一塊活檢組織的每一個細胞都含有3條10號染色體，2條來自母親，1條來自父親——正常情況下，應該是父母雙方的各1條；而取自同一個胎盤的另外幾份活檢組織中，以及取自相應胚胎的組織，經分析發現，10號染色體的數量正常，但2條都來自母親。

“像染色體複製數錯誤這麼嚴重的遺傳缺陷，是怎麼被髮育成胚胎的細胞群修正，而沒有被胎盤修正，這裡的問題非常有趣。”這項研究的負責人之一Gordon Smith教授評論說，“這個錯誤應該是來自受精卵的，但那些後續會發育為胎兒的細胞群修正了染色體數目，胎盤卻沒有修正，留下了遺傳缺陷的證據。”

這些發現為遺傳缺陷和不良妊娠結局之間建立了過去不知道的聯絡。研究人員希望，藉助胎盤的線索，後續研究將有助於讓我們更好地瞭解“人之初”的奧秘。

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). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03345-1[2] Placenta is a dumping ground for genetic defects. Retrieved Mar. 11, 2021 from https://www.sanger.ac.uk/news_item/placenta-is-a-dumping-ground-for-genetic-defects/