《自然》：胎盘的基因组结构竟然类似于肿瘤

原创 奇点糕 奇点网

在315这一天，胎盘黑市经媒体的曝光，又出现在了大家的视线中，原来，有商贩称能从医疗废物处理厂和殡仪馆等地收集胎盘，加工后卖给买家。

胎盘在中医药体系里被称为“紫河车”，据说是能补气治虚损，吃胎盘不是什么新鲜事，奇点糕印象里关于吃胎盘的科普也有不少（），今天就不说了，要说的是，希望大家还是把胎盘留给科学家，因为这个不知道是不是真的能进补的“紫河车”，对科学家来说，或许是能搞清楚一些大问题的根本所在！

在上周的《自然》杂志上，剑桥大学和Wellcome Sanger研究所的研究人员发表了首个人类胎盘基因组结构研究的成果[1]。

他们的研究成果首次证明，胎盘的正常基因组结构与其他人类器官都不相同，而是类似于肿瘤，存在与许多儿童癌症相同的基因突变。他们认为，这项研究支持了“胎盘是遗传缺陷的‘垃圾桶’”这一理论，而胎儿是纠正了，或者说是避免了这些缺陷的“产物”。研究可能为更加深入地了解早产和死产等问题提供了新思路。

图片来自于pexels.com

从起源上来说，胎盘也来自于受精卵，在怀孕大约第10周左右，胎盘加入母亲的循环系统，成为胎儿获取氧气和营养、清除废物，以及调节激素的重要支柱。

虽然研究人员们早就知道胎盘和其他人体器官是不一样的，有1%-2%的生产女性的胎盘中一些细胞存在染色体畸变[2]，但是没有出现在胎儿中，而这种染色体畸变对于胎儿来说可能是致命的，却不影响胎盘的正常功能。

不过之前没有研究对此进行深入的研究，这次，研究人员对来自37个胎盘的86个活检组织样本和106个显微解剖样本进行了全基因组测序，并且和不同器官不同区域采集的样本进行了对比。

结果显示，胎盘样本中有很多的替换突变，在大部分胎盘主体样本中，替换突变的均值达到145个，目前为止，还没有在其他健康人体组织中发现过数量这么多的突变。平均来说，每个胎盘主体样本的突变的中位变异等位基因频率（VAF）为0.24，根据这一频率，估计有大约50%的细胞携带这些突变。

正常（玫红）和存在1个以上不正常特征（粉）的胎盘样本的替换突变均值（b）和VAF中位值（c）

在胎盘样本中，研究人员鉴定出了三个单碱基替换突变特征（SBS），其中有一个SBS18可能与氧化应激有关[3]，它占所有替换突变的43%，而在健康组织中，SBS18很少见，即使是出现频率最高的健康组织，结直肠隐窝中，也只有大约13%。

胎盘样本中还发现了一些其他类型的体细胞突变，包括插入和缺失，以及拷贝数的变化。同一个胎盘的不同样本间的体细胞突变也不太相似，每一部分好像都来自于不同的祖先细胞群，因此从基因组结构上来说，胎盘不像是一个完整的组织，而是一个拼凑体，与肿瘤类似。

明明胎盘和胎儿都来自于最初的受精卵，怎么胎盘就这么“不健康”？通过比较活检样本和显微解剖样本早期胚胎突变的VAF，研究人员发现，有大约一半的胎盘存在至少一个遗传瓶颈，使得胎盘和脐带的基因组分离，不存在共有的突变。

这意味着，在受精卵发育早期，几个细胞分裂的阶段，遗传瓶颈就将基因组变异丢进了会发育成胎盘的细胞谱系中，并且和胎儿谱系完全分离。

举一个比较明显的例子吧，在捐赠的胎盘中有一例在某部分胎盘样本中检测到了10号染色体三体性，但其他部分和脐带都没有这种异常，对胎盘提供者和她的配偶的等位基因分布分析表明，三个拷贝中有两个来自于母亲，一个来自于父亲。

系统发育分析显示，在受精时，卵子中就已经存在两个截然不同的10号染色体拷贝了，也因此产生了具有三体性的合子，但接下来，胚胎进行了“三染色体自救”，也就是说，一些细胞会随机丢掉多余的一个拷贝，并且赢得了和存在三个拷贝的细胞的斗争，让胎儿有正确的染色体数量，正常发育，不至于流产。

母亲（灰）和父亲（蓝）分别提供了10号染色体的2个和1个拷贝，形成三体合子，经过三染色体自救后，产生了三体性的胎盘部分和单亲二倍体的胎盘部分和脐带

成王败寇，胚胎自救成功，而失败的那些细胞，大概就被丢进了胎盘谱系里，只能发育成胎盘的某一部分，而无法成为胎儿。

研究的共同通讯作者，Sam Behjati博士把胎盘比喻成人类基因组的“狂野西部（wild west）”（奇点糕也不知道这个狂野西部到底是地理上的还是游戏上的，或是艺术上的，似乎都能说得通的样子

）[4]。

他表示，胎盘的基因组结构与其它健康的人类组织都完全不相同，一方面有助于保护胎儿，另一方面也存在着与胎盘有关的一系列疾病，但无论如何，这项研究成果为研究胎盘中的遗传变异与出生结局之间的关联奠定了理论基础，未来，使用更大样本量进行的进一步研究可以帮助解释妊娠期间可能出现的疾病的原因所在[4]。

参考资料：

[1] Coorens T H H, Oliver T R W, Sanghvi R, et al. Inherent mosaicism and extensive mutation of human placentas[J]. Nature, 2021: 1-6.

[2] Kalousek D K, Howard‐Peebles P N, Olson S B, et al. Confirmation of CVS mosaicism in term placentae and high frequency of intrauterine growth retardation association with confined placental mosaicism[J]. Prenatal diagnosis, 1991, 11(10): 743-750.

[3] Poetsch A R. The genomics of oxidative DNA damage, repair, and resulting mutagenesis[J]. Computational and structural biotechnology journal, 2020, 18: 207-219.

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

本文作者 | 应雨妍

原标题：《《自然》：胎盘的基因组结构竟然类似于肿瘤！首个人类胎盘基因组结构研究发现，胎盘是存储遗传缺陷的「垃圾桶」丨科学大发现》

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