基因編輯技術幫助治療“母系”遺傳病

　　你也許遺傳了你媽媽美麗的眼神，但同時她也給了你線粒體的DNA突變，所謂母系遺傳疾病的根源。一項基于小鼠的實驗表示可以通過兩種技術大幅降低卵子中有害DNA的風險，從而使子女能夠逃避遺傳類的疾病。此種方法也規避了存在倫理問題的"線粒體置換技術"-該技術會導致"三親"型的胚胎。

　　盡管研究人員沒有在人類胚胎中對此項技術進行試驗，然而此項技術確實是"前所未有的"。來自美國南阿拉巴馬大學的分子生物學家Mikhail Alexeyev認為此項試驗是第一次在受精卵中進行的。

　　線粒體是細胞內產生能量的場所，這種細胞器含有自身的DNA，與細胞核內的大部分遺傳物質相互隔離，但這并不是它們唯一的奇特之處。由于受精卵中的線粒體只能來自于卵子而非精子，所以線粒體是從母親遺傳下來的細胞器。然而，不幸的是沒200個女性中就有一個攜帶缺陷型的線粒體DNA，她們的子女從而會得一系列致死性的疾病，比如周期性嘔吐綜合征、Leigh綜合征等。

　　線粒體疾病是十分罕見，同時也是難以治愈的疾病。研究者們試圖開發不同的方法去除線粒體中受損的DNA，或者阻止攜帶此類突變DNA的母親將致病性線粒體傳遞給下一代的子女。其中一類叫做線粒體置換技術的手段，通過將代孕母親卵子中細胞核轉移至正常女子的去核卵細胞中，重組后的卵子再經過體外受精之后轉移至代孕母親的體內。然而，這一方法受到了多方面的質疑。科學家們懷疑該方法的安全性，而倫理學家認為該方法導致出生后的嬰兒攜帶三個親本的遺傳物質。今年年初，英國批準了這一治療方法，而美國FDA仍在考慮之中。

　　除了將壞掉的線粒體用好的進行置換之外，美國沙克研究所的發育學家Juan Carlos Izpisua Belmonte帶領其團隊研究如何直接改造線粒體中的DNA。研究者們首先測試了將一條帶有DNA剪切酶翻譯序列以及線粒體定位序列的RNA鏈導入受體細胞中，該RNA鏈進入線粒體之后能夠產生DNA剪切酶，從而將損壞的線粒體DNA進行剪切，

　　Izpisua Belmonte與同事們將RNA導入線粒體DNA具有特定突變的小鼠卵子或早期的胚胎中，之后檢測該方法在突變DNA清除方面的效果。相關結果發表在今天的《cell》期刊上。為了研究該方法是否會對胚胎造成損傷，研究者們將一些處理后的胚胎導入雌性小鼠中，這些小鼠均生產出了健康的后代，而且后代的小鼠也可以正常發育。

　　在這一研究中，針對的DNA靶向序列其實是不致病的，但是這項研究的研究依然說明這一技術可以用于以上的疾病治療。

　　限制性內切酶技術存在一定的局限性。研究者們發現該技術只對兩類線粒體疾突變中的一種有效果。因而他們又研究了另外一類基因編輯技術-TALEN，從而更加自由的對線粒體DNA進行編輯。

　　當研究者們改用TALEN技術進行線粒體DNA編輯之后，發現仍然只能降低其中一種類型的突變量。然而當改用在人類或小鼠疾病相關線粒體DNA突變的治療試驗中時，作者們發現可以降低兩類疾病相關的線粒體DNA突變。

　　盡管在生殖科的臨床治療方面已經有運用RNA注射方法的歷史，然而沒有針對消除卵子或受精卵中靶向DNA的前例。大多數人細胞中都有一定程度的線粒體DNA突變，當這一突變比例上升到60%到95%時就會產生相關的癥狀。我們要做的是將這一比例降低到癥狀顯現的閾值以下。