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，因為這是一種營養豐富的液體，有助于滋養胚胎。
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”后代的關鍵營養。8月18日發表于《科學》的一項新研究表明，人類卵黃囊具備發育后期出現的肝臟和腎臟等器官的功能。這一發現可以幫助研究人員在實驗室中創造更好的胚胎模擬物，并設計出培養免疫細胞的新方法。
“關于人類卵黃囊的研究一直很缺乏。”未參與該研究的丹麥南丹麥大學發育生物學家Anthony Carter說，這項新工作“在獲取數據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生了什么。
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盡管在大多數哺乳動物中，卵黃囊從未產生與其同名的物質，但它并未退化。在老鼠體內，卵黃囊制造出胚胎的第一個血細胞，并轉送子宮產生的營養分子。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家Sarah Teichmann說，一些研究表明，與老鼠一樣，人類的卵黃囊結構也會為胚胎產生原始血細胞，但結果并不是決定性的。“人類的證據有點模糊。”
為更深入研究卵黃囊的功能，Teichmann、免疫基因組學家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。
數據證實，人類胚胎也在卵黃囊中產生第一批血細胞。研究小組報告稱，受孕后僅4周，該結構就含有造血干細胞、巨噬細胞和其他種類的循環系統細胞。隨著發育進行，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系統。它攜帶分解毒素的蛋白質，并產生凝血所需的蛋白質——這是早期胚胎的一項關鍵能力。人體結構中的幾種酶參與脂質和糖的代謝，這一發現表明，盡管卵黃不足，卵囊仍能提供營養。
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的來源。Carter說，紅細胞的形成在發育過程中“非常重要”。
研究小組還發現，卵黃囊利用一條意想不到的捷徑產生巨噬細胞。當一種免疫細胞成熟時，它通常會經歷一個被稱為單核細胞的中間階段，但卵黃囊產生的巨噬細胞會繞過這一階段。作者說，學習如何在實驗室培養皿中復制這一途徑可以使培養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受損組織的研究人員。科學家還測試了人類是否像小鼠一樣，后者的卵黃囊產生的巨噬細胞仍存在于成年組織中。初步調查結果證實了這一點。
Haniffa說，結果顯示，“在早期發育過程中，有一種結構對胚胎至關重要”。多功能的卵黃囊“是三合一的”，它執行的任務稍后會交給肝臟、腎臟和骨髓。
Haniffa和Teichmann補充說，研究人員已經制造出胚胎樣的細胞團來研究早期發育。但使用這種模擬胚胎的一個挑戰是，它們在早期階段即停止了發育。
“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。”Carter說。
人類卵黃囊是否承擔其他任務還有待觀察。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.add7564
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