2008 年、医師の Sam Behjati が病院の産科病棟で通常の回診を行っていたとき、同僚が緊急に彼を病室に連れて行きました。そこで彼は、母親が喜びに輝いて、完全に健康な新生児をくるんでいるのを見ました。ベジャティのあごが落ちた。ほんの数か月前、医師はこの母親に衝撃的なニュースを伝えていました。定期的な出生前検査で、彼女の胎盤サンプルを分析した結果、彼女の赤ちゃんは 13 番染色体の余分なコピーを持っていることがわかりました。これは通常、新生児にとって致命的な状態です。しかし、出生後のテストでは、赤ちゃんが23対の正常な染色体を持っていることが示されました. 「私は『どうしてそんなことができるんだろう』と考えながら部屋を出ました」と、現在はウェルカム・サンガー研究所の遺伝学者である Behjati 氏は述べています。
Behjati は、胎盤と胎児が同じ受精卵に由来することを考えると、胎盤のパッチが胎児のゲノムと一致しないゲノムを持っている状態である限定胎盤モザイク (CPM) のケースを発見しました。 .科学者は数十年前から CPM について知っており、妊娠の 2% 未満で発生すると推定しています。
しかし、Nature の Behjati と彼の同僚による最近の研究によると、 、人間の胎盤は通常、さまざまな遺伝子型のキルトで構成されており、この奇妙な異質性が実際に胎児を遺伝的危害から保護する役割を果たしている可能性があります.この発見は、胎盤自体に関するいくつかの謎だけでなく、癌との根底にあるいくつかの関係にも光を当てます.
この研究は、胎盤のゲノムの全体像をこれまでで最も鮮明に描いたものであり、「ヒトゲノムの西部開拓時代」と呼ぶ Behjati がこれまでに見た他のどのヒト組織とも異なります。彼らが 37 の胎盤から得た 86 のサンプルの DNA 配列を決定したところ、細胞の各セットは遺伝的に異なっており、典型的に進行性の小児がんでのみ見られる遺伝的異常がぎっしり詰まっていることがわかりました.
「すべての胎盤は、互いに隣り合っているクローンの大きな塊として構成されています」と彼は説明しました. 「これは、一緒になって胎盤を形成する多くの異なる腫瘍の石畳のパターンのようなもので、まったく驚くべきことです。」
この調査結果は、胎盤が生物学的に奇妙であることをさらに裏付けています。その起源さえも独特です。胎盤は、一連の共生レトロウイルスが古代の哺乳類のゲノムに浸透し、何世代にもわたって臓器の形成につながった9000万年以上前に出現したと考えられています.
ケンブリッジ大学の生殖生物学者で、新しい研究の共著者であるスティーブ・チャーノック・ジョーンズは、「母親は胎盤全体を生成するために膨大な量のリソースを投資し、その後廃棄するため、この奇妙な器官です.何十年もの間、生物学者は、この配置の明らかな無駄遣いについて頭を悩ませてきました:なぜ自然淘汰は、哺乳動物の生命の重要で資源集約的な特徴をこれほど非効率的にすることを許すのでしょうか?
遺伝的な「ゴミ捨て場」
この疑問に答えるために、Behjati と彼の同僚は、胎盤サンプルの突然変異のパターンを、胎児細胞から発生する対応する臍帯からのサンプルと比較することによって、胎盤細胞がいつ、どこで発生したかをたどりました。研究者は、細胞が予想よりも早く胎児と胎盤の系統に分離することを発見しました。これらの発見は、胎盤が妊娠初期の胎児の経路とは別の独自の経路を描くことを示していると、この研究には関与していない南フロリダ大学の進化生物学者であるデレク・ワイルドマンは説明した.
しかし、たった1つの遺伝的欠陥が妊娠を狂わせかねない重要な最初の数週間、胎盤は異常の「投棄場」としても機能する可能性があります。発達の初期に、分裂細胞の一部がランダムに遺伝子異常を発症すると、胎児ではなく胎盤に割り当てられる可能性がある、と Behjati は推論した.彼のチームは、この理論の証拠を発見しました。生検の 1 つで、研究者は 10 番染色体の 3 つのコピー (母親から 2 つ、父親から 1 つ) を持つ胎盤細胞を観察しました。しかし、残りの胎盤と胎児の細胞には染色体の 2 つのコピー (両方とも母親由来) があり、これはエラーが受精卵で始まり、後に修正されたことを示唆しています。
胎盤のパッチは、胎児が無傷のままである間、これらの初期の突然変異 - 妊娠の最初の日からの遺伝的欠陥の生きたアーカイブ - を続けています.しかし、それは胎盤にとっては問題ではない、と Wildman は仮説を立てている。胎盤は、その固有の一過性のために、他のヒト細胞と同じような遺伝子チェックとバランスを持っていない可能性がある.
Behjati 氏によると、これらの突然変異のもう 1 つの考えられる説明は、ヒトの妊娠の最初の 16 週間は胎盤が胎児の成長を追い越さなければならないということです。ベジャティが言ったように、それは「早く生きて若くして死ぬ」ことができます。
ブリティッシュ コロンビア大学の医学遺伝学者で、初期の人間の発生を研究している Wendy Robinson は、これは興味深い理論であると述べましたが、胎盤は胎児にとって遺伝的なゴミのバケツにすぎないという考えには同意しませんでした。 「妊娠初期に起こる非常に急速な細胞分裂があり、それはおそらく追いつかない細胞に対して強力な選択を課すことになり、良い細胞だけが [胎児に] 貢献するでしょう」と彼女は言いました. 「ですから、悪い細胞を胎盤に送り込んでいるわけではなく、それがセマンティクスであることは知っていますが、赤ちゃんの良い細胞を選択し、他のすべてを置き去りにしているということです。」
正常な異常細胞
胎盤の役割に関係なく、新たに発見された異質性は、胎盤が母体の免疫系による検出と破壊を回避できることがいかに奇跡的であるかを強調している. 「母体のゲノムとは異なるバリアント遺伝子は、母体の免疫系によって認識されると考えるでしょう」と彼は言いました.
研究者たちは、がんと胎盤の類似点に長い間注目してきました。がんが免疫系を回避する方法、侵入戦術、および遺伝子の活動を指示する細胞の DNA 上の一連の化学タグです。妊娠を成功させるには、胎盤が母親の子宮内膜に侵入し、母親の血液供給を利用して独自の血管網を作成する必要があります。これらはすべて、がん細胞も同様です。
これらの類似点を考えると、「がんを研究している人は、この研究に非常に興味を持っているはずです」と、胎盤遺伝学を研究するピッツバーグの Magee-Womens Research Institute の事務局長である Yoel Sadovsky は述べた。 「これは、小児がんが異常細胞の増殖を可能にする胎盤と同じ原始的なものを持っていることを示唆しているかもしれませんが、正常な胚組織にはありません。」
胎盤とがんはどちらも浸潤性ですが、決定的な違いがあります。通常、胎盤はいつ成長を止めるかを知っています。 （胎盤が子宮の筋肉や膀胱などの近くの臓器に侵入し続けると、癒着胎盤として知られる非常にまれな状態が発生します。）胎児の成長は妊娠第3期に急速に加速しますが、胎盤の最も激しい成長は妊娠第1期に起こります。 、Charnock-Jones氏は、胎盤が腫瘍として機能し続け、妊娠第三期に胎児から貴重な資源を枯渇させると問題になると付け加えた.
「がんの原因となる突然変異を発見しただけでなく、非常に奇妙な遺伝子シグネチャとコピー数の変化を伴う、ゲノム的に完全に正常ながんのように見えるものも実際に発見しました」と Behjati 氏は述べています。
「それにもかかわらず、細胞は正常である可能性があり、私はそれが非常に素晴らしいと思います。」
