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胎盘是遗传缺陷的“垃圾场”

当地时间3月10日,英国剑桥大学和威康桑格研究所的研究人员在《自然》杂志上发文,阐述了人类胎盘基因组结构的首次研究结果。

论文指出,胎盘的正常结构不同于其他人体器官,而是与肿瘤结构相似,其中隐藏着许多与儿童癌症相同的基因突变。这项研究支持了“胎盘是基因缺陷垃圾场’”的理论,为研究遗传变异和分娩结果之间的联系提供了清晰的理论基础。

在怀孕的最初几天,受精卵植入子宫壁并开始分裂,随后细胞会分化成各种类型的细胞,其中就有一些会形成胎盘。在怀孕的第10周左右,胎盘开始进入母体的循环系统,为胎儿获取氧气和营养物质、清除废物并调节激素。

人们早就知道胎盘不同于其他人体器官。在1~2%的妊娠期中,一些胎盘细胞的染色体数量与胎儿细胞的染色体数量不同。这可能是一种致命的基因缺陷,但此时胎盘的功能却是正常的。尽管如此,胎盘问题仍然是造成母体和胎儿损伤(例如生长受限甚至死产)的主要原因。

在这项研究中,科学家们第一次对人类胎盘基因组结构进行了高分辨率探查,涉及42例胎盘不同部位的86次全基因组测序和106次显微切片。

结果表明,每个胎盘部位在遗传方面都来自截然不同的“克隆扩增”(从单一共同祖先进化而来的细胞群),这表明,人类胎盘的形成和癌症发展之间存在明显的平行关系。

此外,研究人员还在胎盘中发现了在儿童癌症中常见的特定突变模式,突变数量甚至超过了癌症本身。

论文通讯作者、剑桥大学的Steve Charnock-Jones说:“我们的研究首次证实,胎盘的组织结构与其他人体器官不同,事实上,它就像一块拼凑起来的肿瘤。与其他健康的人体组织相比,基因突变的比率和模式也高得令人难以置信。”

随后,研究小组利用系统发育分析追溯了受精卵第一次细胞分裂时细胞谱系的进化过程,并发现了支持胎盘容纳主要基因缺陷的证据。

在一次组织检查中,研究人员在每个细胞中都观察到了10号染色体的三个副本,其中两个来自母亲,一个来自父亲。而来自同一胎盘和胎儿的其他组织则携带了两个来自母亲的10号染色体副本。在任何其他组织中,这种染色体拷贝数错误都将成为重要的遗传缺陷。

论文通讯作者、剑桥大学的Gordon Smith教授说:“这个错误本应存在于受精卵中。然而,衍生的细胞群,特别是那些继续形成胎儿的细胞群,却拥有数量正确的10号染色体,但胎盘却未能做出这种修正。此外,胎盘还为我们提供了一点线索,即胎儿从母亲那里遗传了染色体的两个副本,这本身可能会导致问题。”

这项研究建立了胎盘基因变异和分娩结果之间的关联。

论文通讯作者、威康桑格研究所的Sam Behjati博士说:“胎盘类似于人类基因组的‘狂野西部’。它可以保护我们免受基因缺陷的影响,但同样也可能给我们带来极大的疾病负担。”

科界原创

编译:花花

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《自然》

期刊编号:0028-0836

原文链接:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210310122521.htm

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