圖片來源：Pixabay

近年來，一些研究發現人類胎盤獨特的、侵襲子宮壁的方式，與(yu) 癌症的嚴(yan) 重程度有關(guan) 。一項發表於(yu) 《自然》的新研究揭示，胎盤中的細胞具有大量的基因突變，十分類似於(yu) 癌細胞。而胎盤是一個(ge) 由多個(ge) “癌細胞”模塊，拚接起來的器官。而在長達9個(ge) 月的時間內(nei) ，每一個(ge) 胎兒(er) 時刻都在與(yu) 它們(men) 為(wei) 伴。

撰文 | 石雲(yun) 雷

審校 | 吳非

每當一個(ge) 胎兒(er) 降生，其母親(qin) 體(ti) 內(nei) 就會(hui) 有一個(ge) 胎盤脫落，並離開子宮。胎盤在孕婦體(ti) 內(nei) 存在的時間僅(jin) 9個(ge) 多月，但它在繁育後代的過程中至關(guan) 重要。它的一端連接著母親(qin) 的子宮壁，另一端連接著胎兒(er) 的血液係統。胎盤能將兩(liang) 者的血液係統分開，避免了母親(qin) 體(ti) 內(nei) 的免疫細胞進入胎兒(er) 體(ti) 內(nei) ，導致其死亡。但與(yu) 此同時，它又能將母親(qin) 體(ti) 內(nei) 的營養(yang) 物質、氧氣和抗體(ti) 等傳(chuan) 遞給胎兒(er) ，幫助其正常地生長和發育。

特殊的起源

雖然胎盤極其重要，但相比於(yu) 人體(ti) 的其他器官，我們(men) 對它的關(guan) 注較少。近年來，關(guan) 於(yu) 胎盤如何出現和其連接子宮壁的獨特方式，引起了一些科學家的興(xing) 趣。據相關(guan) 研究，胎盤出現的時間可以追溯到2億(yi) ~1.5億(yi) 年前，當時一些動物的生育方式開始由卵生轉變為(wei) 胎生。Edward B. Chuong是科羅拉多大學的基因組學家，他在分析人胎盤細胞的基因時，發現其中一些明顯不是人類的基因，而是來自逆轉錄病毒。

圖片來源：維基百科

類似於(yu) HIV，這些逆轉錄病毒通過逆轉錄整合到人體(ti) 的基因組中。在2018年一篇發表於(yu) PLoS子刊的文章中，Chuong發現一個(ge) 來自於(yu) 逆轉錄病毒的基因，能通過表達合胞素（Syncytin-1），促進胎盤中合胞體(ti) 滋養(yang) 層（syncytiotrophoblast）的合成。這是胎盤最外層的細胞，它與(yu) 子宮壁相連，分離母體(ti) 和胎兒(er) 的血液係統，同時保證兩(liang) 者之間的物質交換。

在胎盤中，逆轉錄病毒的基因還能控製由胎盤分泌的促腎上腺皮質激素釋放激素（corticotropin-releasing hormone）的水平，進而控製胎兒(er) 的生長狀態和出生時間。當這種激素的水平異常時，可能會(hui) 導致早產(chan) 、新生兒(er) 體(ti) 重過輕等現象。

在Chuong看來，這是一個(ge) 外來的病毒基因被人體(ti) 馴化的結果。這些逆轉錄病毒的基因整合到哺乳動物的基因組中，和其他基因一起協同發揮功能，進而徹底改變哺乳動物生育後代的方式。這種方式帶來了更多的益處，如增加後代的存活幾率。但對人類來說，這種生殖方式在帶來諸多優(you) 勢的同時，也展現出意料之外的負麵影響。

癌症變嚴(yan) 重的原因

一些科學家注意到，在不同的哺乳動物中，黑色素瘤的擴散情況並不相同。相比於(yu) 牛和馬等，人類抵抗腫瘤細胞擴散的能力更弱。耶魯大學的科學家在2019年發表於(yu) 《自然·生態與(yu) 演化》的研究中揭示了部分原因。哺乳動物胎盤中的合胞體(ti) 滋養(yang) 層，能實現母親(qin) 和胎兒(er) 之間的物質交換。但這些細胞入侵雌性子宮內(nei) 膜的方式，十分類似於(yu) 癌細胞進入正常組織中的細胞間質的過程。另一項研究發現，在哺乳動物中，當滋養(yang) 層細胞的入侵性越強時，其體(ti) 內(nei) 的多種癌症（包括皮膚癌、乳腺癌和軟組織瘤）或許更容易擴散。

耶魯大學的科學家表示，胎盤與(yu) 子宮壁的連接方式，是各種哺乳動物在後期獨立演化出的結果。而人類的癌症更容易轉移，可能是後期演化中妥協的結果——細胞的侵襲性更強時，也意味著胎兒(er) 能得到更多的營養(yang) ，從(cong) 而更好地發育。但這些滋養(yang) 層細胞為(wei) 什麽(me) 具有更強的侵襲性？研究人員並沒有給出解釋。

近期，在一篇發表於(yu) 《自然》的論文中，科學家或找到了一個(ge) 能解釋這一現象的原因：實際上，在胎盤中的滋養(yang) 層細胞與(yu) 癌細胞十分相似，有著大量基因突變。這也意味著在母親(qin) 懷孕期間，胎兒(er) 或時刻與(yu) 這些危險的細胞相伴。

由“癌細胞”組成的胎盤

在研究中，英國維康桑格研究所和劍橋大學的科學家從(cong) 37個(ge) 胎盤中分離了86個(ge) 胎盤細胞組織樣本。通過對這些樣本的全基因組測序，他們(men) 發現其中近一半的細胞存在基因突變，包含大量單堿基置換。其中，SBS18在胎盤細胞中最為(wei) 常見，這種單堿基置換導致了細胞中近43%的突變。

圖片來源：Pixabay

除了單堿基置換，這些胎盤細胞樣本中還存在其他類型的基因突變，例如小片段堿基的插入、刪除，以及基因拷貝數的改變。近一半的胎盤細胞樣本中至少存在一處基因拷貝數改變；其中一個(ge) 樣本還出現了染色體(ti) 異常，擁有3條10號染色體(ti) 。但在臍帶的間充質細胞（成纖維細胞、肌肉細胞等的混合物）和胎兒(er) 細胞中，就不存在這樣嚴(yan) 重的基因突變情況。

研究人員猜測，由於(yu) 胎盤是一個(ge) 暫時、多餘(yu) 的器官，因此在大多數組織中，用來保護染色體(ti) 和基因組的機製，在胎盤滋養(yang) 層中並不會(hui) 發揮作用。例如，上段中有3條10號染色體(ti) 的現象，在胎兒(er) 體(ti) 內(nei) 並不沒有出現，這是由於(yu) 受精卵中的三染色體(ti) 救援（Trisomic rescue）過程清除了一條10號染色體(ti) 。

研究團隊在對胎盤不同區域的滋養(yang) 層細胞進行測序時，還發現了一個(ge) 有趣的現象：在單個(ge) 滋養(yang) 層細胞群內(nei) 部，細胞中基因的相似性很高；但不同滋養(yang) 層細胞群之間，基因突變的差異卻很明顯。這提示單個(ge) 滋養(yang) 層細胞群或由一個(ge) 祖細胞演化而來。祖細胞在多次複製時，基因突變會(hui) 逐漸累積。隨後，它和其他胎盤細胞群拚接成胎盤，形成一個(ge) 由具有不同“癌變”特征的細胞群拚接起來的“馬賽克”。

該文章的通訊作者、劍橋大學的Steve Charnock-Jones教授說：“這項研究首次證實，胎盤的組織結構與(yu) 其他人體(ti) 器官不同。事實上，它就像不同的腫瘤細胞拚接起來的。與(yu) 人體(ti) 其他健康的組織相比，它的基因突變率和一些突變模式高得有點離譜。”

那麽(me) 這些突變的胎盤細胞對胎兒(er) 有害嗎？此前的研究表明，胎盤中的染色體(ti) 畸變會(hui) 導致1%~2%的生殖異常。在胎盤中，細胞的基因突變會(hui) 導致胎盤功能不全，且還會(hui) 誘發多種產(chan) 科並發症，例如早產(chan) 、胎兒(er) 死亡和胎兒(er) 宮內(nei) 生長受限等。

在這項新研究中，科學家發現，一些新生兒(er) 易患的癌症（例如成神經細胞瘤和橫紋肌肉瘤）中也存在大量SBS18類型的單堿基置換。當胎兒(er) 還在子宮發育時，這些癌症的種子就已經形成，這或與(yu) 胎盤細胞具有一定的相關(guan) 性。研究人員表示，這一研究建立起了胎盤基因異常和新生兒(er) 狀態之間的聯係。使用更大樣本進行後續研究，或將有助於(yu) 揭示在懷孕期間，母親(qin) 或胎兒(er) 出現並發症或其他疾病的原因。

參考鏈接：

https://whyy.org/segments/the-placenta-went-viral-and-protomammals-were-born/

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-03/wtsi-pia030921.php

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25324490/

https://link.springer.com/article/10.1007/s13105-012-0227-2

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03345-1


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