像雞、鴨嘴獸和其他從蛋中孵化的動物一樣，人類在胚胎時期也有一個卵黃囊。對許多脊椎動物來說，這個“育兒袋”具有多種作用，包括保存蛋黃，因為這是一種營養(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)鍵營養(yǎng)。8月18日發(fā)表于《科學(xué)》的一項新研究表明，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驗室中創(chuàng)造更好的胚胎模擬物，并設(shè)計出培養(yǎng)免疫細胞的新方法。
“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，這項新工作“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血細胞，并轉(zhuǎn)送子宮產(chǎn)生的營養(yǎng)分子。在成年嚙齒動物的一些組織中，被稱為巨噬細胞的免疫細胞也是卵黃囊細胞的“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，這些樣本來自墮胎后捐贈的胚胎。論文作者之一、英國維康桑格研究所免疫學(xué)家Sarah Teichmann說，一些研究表明，與老鼠一樣，人類的卵黃囊結(jié)構(gòu)也會為胚胎產(chǎn)生原始血細胞，但結(jié)果并不是決定性的?！叭祟惖淖C據(jù)有點模糊?！?/p>
為更深入研究卵黃囊的功能，Teichmann、免疫基因組學(xué)家Muzlifah Haniffa及同事從英國的一個生物庫中獲得了人類卵黃囊樣本。這些樣本來自4周至8周大的胚胎。接下來，研究人員分析了組織中的基因活動，以確定存在哪些細胞，以及它們有什么作用。
數(shù)據(jù)證實，人類胚胎也在卵黃囊中產(chǎn)生第一批血細胞。研究小組報告稱，受孕后僅4周，該結(jié)構(gòu)就含有造血干細胞、巨噬細胞和其他種類的循環(huán)系統(tǒng)細胞。隨著發(fā)育進行，卵黃囊將這項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，卵囊仍能提供營養(yǎng)。
成年人的腎臟大量分泌促紅細胞生成素，這是一種刺激紅細胞形成的激素，而卵黃囊似乎是早期胚胎中這種物質(zhì)的來源。Carter說，紅細胞的形成在發(fā)育過程中“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)生巨噬細胞。當一種免疫細胞成熟時，它通常會經(jīng)歷一個被稱為單核細胞的中間階段，但卵黃囊產(chǎn)生的巨噬細胞會繞過這一階段。作者說，學(xué)習(xí)如何在實驗室培養(yǎng)皿中復(fù)制這一途徑可以使培養(yǎng)巨噬細胞變得更容易，這可以幫助那些試圖利用這些細胞治療癌癥和修復(fù)受損組織的研究人員?？茖W(xué)家還測試了人類是否像小鼠一樣，后者的卵黃囊產(chǎn)生的巨噬細胞仍存在于成年組織中。初步調(diào)查結(jié)果證實了這一點。
Haniffa說，結(jié)果顯示，“在早期發(fā)育過程中，有一種結(jié)構(gòu)對胚胎至關(guān)重要”。多功能的卵黃囊“是三合一的”，它執(zhí)行的任務(wù)稍后會交給肝臟、腎臟和骨髓。
Haniffa和Teichmann補充說，研究人員已經(jīng)制造出胚胎樣的細胞團來研究早期發(fā)育。但使用這種模擬胚胎的一個挑戰(zhàn)是，它們在早期階段即停止了發(fā)育。
“我們很早就有了這個小器官，它有這么多功能，這很令人興奮?！盋arter說。
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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