基因编辑技术帮助治疗“母系”遗传病

你也许遗传了你妈妈美丽的眼神，但同时她也给了你线粒体的DNA突变，所谓母系遗传疾病的根源。一项基于小鼠的实验表示可以通过两种技术大幅降低卵子中有害DNA的风险，从而使子女能够逃避遗传类的疾病。此种方法也规避了存在伦理问题的"线粒体置换技术"-该技术会导致"三亲"型的胚胎。

尽管研究人员没有在人类胚胎中对此项技术进行试验，然而此项技术确实是"前所未有的"。来自美国南阿拉巴马大学的分子生物学家Mikhail Alexeyev认为此项试验是第一次在受精卵中进行的。

线粒体是细胞内产生能量的场所，这种细胞器含有自身的DNA，与细胞核内的大部分遗传物质相互隔离，但这并不是它们唯一的奇特之处。由于受精卵中的线粒体只能来自于卵子而非精子，所以线粒体是从母亲遗传下来的细胞器。然而，不幸的是没200个女性中就有一个携带缺陷型的线粒体DNA，她们的子女从而会得一系列致死性的疾病，比如周期性呕吐综合征、Leigh综合征等。

线粒体疾病是十分罕见，同时也是难以治愈的疾病。研究者们试图开发不同的方法去除线粒体中受损的DNA，或者阻止携带此类突变DNA的母亲将致病性线粒体传递给下一代的子女。其中一类叫做线粒体置换技术的手段，通过将代孕母亲卵子中细胞核转移至正常女子的去核卵细胞中，重组后的卵子再经过体外受精之后转移至代孕母亲的体内。然而，这一方法受到了多方面的质疑。科学家们怀疑该方法的安全性，而伦理学家认为该方法导致出生后的婴儿携带三个亲本的遗传物质。今年年初，英国批准了这一治疗方法，而美国FDA仍在考虑之中。

除了将坏掉的线粒体用好的进行置换之外，美国沙克研究所的发育学家Juan Carlos Izpisua Belmonte带领其团队研究如何直接改造线粒体中的DNA。研究者们首先测试了将一条带有DNA剪切酶翻译序列以及线粒体定位序列的RNA链导入受体细胞中，该RNA链进入线粒体之后能够产生DNA剪切酶，从而将损坏的线粒体DNA进行剪切，

Izpisua Belmonte与同事们将RNA导入线粒体DNA具有特定突变的小鼠卵子或早期的胚胎中，之后检测该方法在突变DNA清除方面的效果。相关结果发表在今天的《cell》期刊上。为了研究该方法是否会对胚胎造成损伤，研究者们将一些处理后的胚胎导入雌性小鼠中，这些小鼠均生产出了健康的后代，而且后代的小鼠也可以正常发育。

在这一研究中，针对的DNA靶向序列其实是不致病的，但是这项研究的研究依然说明这一技术可以用于以上的疾病治疗。

限制性内切酶技术存在一定的局限性。研究者们发现该技术只对两类线粒体疾突变中的一种有效果。因而他们又研究了另外一类基因编辑技术-TALEN，从而更加自由的对线粒体DNA进行编辑。

当研究者们改用TALEN技术进行线粒体DNA编辑之后，发现仍然只能降低其中一种类型的突变量。然而当改用在人类或小鼠疾病相关线粒体DNA突变的治疗试验中时，作者们发现可以降低两类疾病相关的线粒体DNA突变。

尽管在生殖科的临床治疗方面已经有运用RNA注射方法的历史，然而没有针对消除卵子或受精卵中靶向DNA的前例。大多数人细胞中都有一定程度的线粒体DNA突变，当这一突变比例上升到60%到95%时就会产生相关的症状。我们要做的是将这一比例降低到症状显现的阈值以下