像雞、鴨嘴獸和其他從蛋中孵化的動(dòng)物一樣，人類在胚胎時(shí)期也有一個(gè)卵黃囊。對(duì)許多脊椎動(dòng)物來(lái)說(shuō)，這個(gè)“育兒袋”具有多種作用，包括保存蛋黃，因?yàn)檫@是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的液體，有助于滋養(yǎng)胚胎。
然而，人類卵黃囊的功能尚不清楚。它不含蛋黃，在妊娠中期減少，取而代之的是胎盤提供了“喂養(yǎng)”后代的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)。8月18日發(fā)表于《科學(xué)》的一項(xiàng)新研究表明，人類卵黃囊具備發(fā)育后期出現(xiàn)的肝臟和腎臟等器官的功能。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造更好的胚胎模擬物，并設(shè)計(jì)出培養(yǎng)免疫細(xì)胞的新方法。
“關(guān)于人類卵黃囊的研究一直很缺乏?！蔽磪⑴c該研究的丹麥南丹麥大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Anthony Carter說(shuō)，這項(xiàng)新工作“在獲取數(shù)據(jù)方面取得了巨大突破”，由此人們可以了解受孕后最初幾周發(fā)生了什么。
(資料圖)
盡管在大多數(shù)哺乳動(dòng)物中，卵黃囊從未產(chǎn)生與其同名的物質(zhì)，但它并未退化。在老鼠體內(nèi)，卵黃囊制造出胚胎的第一個(gè)血細(xì)胞，并轉(zhuǎn)送子宮產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)分子。在成年嚙齒動(dòng)物的一些組織中，被稱為巨噬細(xì)胞的免疫細(xì)胞也是卵黃囊細(xì)胞的“后代”。
但研究人員不能確定卵黃囊在人類胚胎中是否起著類似或其他作用，部分原因是他們很難獲得相關(guān)的組織樣本，這些樣本來(lái)自墮胎后捐贈(zèng)的胚胎。論文作者之一、英國(guó)維康桑格研究所免疫學(xué)家Sarah Teichmann說(shuō)，一些研究表明，與老鼠一樣，人類的卵黃囊結(jié)構(gòu)也會(huì)為胚胎產(chǎn)生原始血細(xì)胞，但結(jié)果并不是決定性的?！叭祟惖淖C據(jù)有點(diǎn)模糊?！?/p>
為更深入研究卵黃囊的功能，Teichmann、免疫基因組學(xué)家Muzlifah Haniffa及同事從英國(guó)的一個(gè)生物庫(kù)中獲得了人類卵黃囊樣本。這些樣本來(lái)自4周至8周大的胚胎。接下來(lái)，研究人員分析了組織中的基因活動(dòng)，以確定存在哪些細(xì)胞，以及它們有什么作用。
數(shù)據(jù)證實(shí)，人類胚胎也在卵黃囊中產(chǎn)生第一批血細(xì)胞。研究小組報(bào)告稱，受孕后僅4周，該結(jié)構(gòu)就含有造血干細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他種類的循環(huán)系統(tǒng)細(xì)胞。隨著發(fā)育進(jìn)行，卵黃囊將這項(xiàng)工作交給正在形成的肝臟，之后肝臟將其轉(zhuǎn)交給骨髓，后者是成人血細(xì)胞的“誕生地”。
研究表明，與其他物種一樣，人類的卵黃囊是一個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)。它攜帶分解毒素的蛋白質(zhì)，并產(chǎn)生凝血所需的蛋白質(zhì)——這是早期胚胎的一項(xiàng)關(guān)鍵能力。人體結(jié)構(gòu)中的幾種酶參與脂質(zhì)和糖的代謝，這一發(fā)現(xiàn)表明，盡管卵黃不足，卵囊仍能提供營(yíng)養(yǎng)。
成年人的腎臟大量分泌促紅細(xì)胞生成素，這是一種刺激紅細(xì)胞形成的激素，而卵黃囊似乎是早期胚胎中這種物質(zhì)的來(lái)源。Carter說(shuō)，紅細(xì)胞的形成在發(fā)育過(guò)程中“非常重要”。
研究小組還發(fā)現(xiàn)，卵黃囊利用一條意想不到的捷徑產(chǎn)生巨噬細(xì)胞。當(dāng)一種免疫細(xì)胞成熟時(shí)，它通常會(huì)經(jīng)歷一個(gè)被稱為單核細(xì)胞的中間階段，但卵黃囊產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞會(huì)繞過(guò)這一階段。作者說(shuō)，學(xué)習(xí)如何在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中復(fù)制這一途徑可以使培養(yǎng)巨噬細(xì)胞變得更容易，這可以幫助那些試圖利用這些細(xì)胞治療癌癥和修復(fù)受損組織的研究人員?？茖W(xué)家還測(cè)試了人類是否像小鼠一樣，后者的卵黃囊產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞仍存在于成年組織中。初步調(diào)查結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。
Haniffa說(shuō)，結(jié)果顯示，“在早期發(fā)育過(guò)程中，有一種結(jié)構(gòu)對(duì)胚胎至關(guān)重要”。多功能的卵黃囊“是三合一的”，它執(zhí)行的任務(wù)稍后會(huì)交給肝臟、腎臟和骨髓。
Haniffa和Teichmann補(bǔ)充說(shuō)，研究人員已經(jīng)制造出胚胎樣的細(xì)胞團(tuán)來(lái)研究早期發(fā)育。但使用這種模擬胚胎的一個(gè)挑戰(zhàn)是，它們?cè)谠缙陔A段即停止了發(fā)育。
“我們很早就有了這個(gè)小器官，它有這么多功能，這很令人興奮?！盋arter說(shuō)。
人類卵黃囊是否承擔(dān)其他任務(wù)還有待觀察。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.add7564
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