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生物医药

Nature:三者的力量

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专家激辩处于临床使用边缘的线粒体替换技术


在英国,我们对转基因作物尚且存在很大担忧,但我们竟然鲁莽地推动一项有关‘转基因婴儿’的运动。


在我看来,这绝不是一场灾难。此外,这也不是‘设计婴儿

三亲胚胎算不算“设计婴儿”

专家激辩处于临床使用边缘的线粒体替换技术

在英国,我们对转基因作物尚且存在很大担忧,但我们竟然鲁莽地推动一项有关‘转基因婴儿’的运动。

在我看来,这绝不是一场灾难。此外,这也不是‘设计婴儿’。我们正在做的事情,旨在预防严重的、危及生命的致残疾病。

英国纽卡斯尔大学神经学家Douglass Turnbull经常遇到很多患有无法治愈的致命性疾病的患者。但当遇到Sharon Bernardi及其儿子Edward时,Turnbull感到了从未有过的无助。

Bernardi的前3个孩子在刚出生时就夭折了,死因是血管里积累的一种令医生费解的酸。因此,当Edward将健康长大时,Bernardi感到非常欣慰。Bernardi回忆道:“他完成了一系列里程碑式的事件:他能坐,能爬,14个月时就学会了走路。”但当Edward两岁时,他走几步路后就容易摔倒,最后发展为严重癫痫。1994年,Edward 4岁,他被诊断为利氏病,这是一种影响中枢神经系统发育的线粒体病。医生告诉Bernardi,如果她的儿子能活到15岁,就将是一个巨大的奇迹。

Turnbull回忆起此事时感到很绝望,他说:“不管我们做什么,我们都无法帮助像Bernardi这样的家庭。”这种挫败感激发Turnbull开始研究辅助生殖技术以预防类似利氏病这样的疾病。利氏病的病因是儿童线粒体(细胞中制造能量的结构)突变导致中枢神经系统发生退行性损害。线粒体有自己的基因组——名为线粒体DNA,基因突变将导致诸多综合征。

对于线粒体疾病患者来说,要想拥有一个亲生的健康后代,最好的办法是将发生突变的线粒体核基因取出,并将其与捐赠者健康的卵子相结合。这一过程被称为体外受精(IVF)。Turnbull和其他研究者已经在小鼠、猴子和人工培养的卵细胞上测试了该技术。现在,他们表示,是开展人体试验的时候了。英国议会决定在今年晚些时候对该提议进行表决;如果得到通过,英国将成为首个允许对未出生婴儿进行基因改造的国家。

但一些科学家对该技术的安全性表示担忧,越来越多的积极分子、论理学家、政治家认为,如果该法案通过,将导致一大批“设计婴儿”的出现。毕竟迄今为止,改变物种遗传性状的基因导入仍是伦理道德上的禁忌。由于美国也考虑放行类似的技术,因该美国监管部门和科学家也密切注视着这场发生在英国的辩论。干细胞基金会(一家位于纽约市的非营利性研究机构)科学家Dieter Egli说:“我欣赏英国取得的重要进展。我认为在这方面英国远远走在美国的前面。”

致命的遗传

学界普遍认可的理论提出,线粒体曾是一个独立存在的细菌,之后被“固定”在宿主细胞中,旨在促进细胞生成能量运送分子ATP的能力。因此,每个线粒体都有自己的基因组,但并不是所有基因都在发挥作用——例如人类线粒体基因组就有37个无价值的基因。

和细胞核中的基因(来自父母双方的染色体)不同,人体的所有线粒体都来于母亲的卵子。和核基因组相比,线粒体基因组较不稳定,发生随机基因突变的概率要高出1000倍。每5000个新生儿中,就有一个患有因线粒体突变而导致的疾病。这种突变会影响大脑和肌肉中消耗能量的细胞。病情的严重程度取决于母亲遗传给孩子缺陷线粒体的数量。

20世纪70年代末,Turnbull首次对粒线体疾病和能量代谢产生兴趣。当时他是神经内科的一名初级医生。英国空军的一名士兵来到Turnbull所在的诊所。这名士兵患上了一种奇怪的病:不管什么时候,只要他向前走,他的肌肉就突然僵硬,迫使他停下。Turnbull怀疑他患上了某种线粒体疾病——尽管他的推测是错误的,但Turnbull对该领域的兴趣愈发浓厚。

Turnbull发现,线粒体疾病的治疗方法非常有限,例如给病人开抗痉挛药防止癫痫发作,而不是找到根本的生物学病因。

20世纪90年代中期,Turnbull遇见了Bernardis,肌活组织检查确诊Bernardi携带突变的线粒体。Bernardi说:“Turnbull简直不敢相信,他认为我看起来就是个健康人。”这一诊断帮助Bernardis了解了自己和家庭的健康问题。Bernardi的妈妈也失去了几个孩子,并且在五十多岁时饱受心脏疾病困扰。Bernardi的表妹和其他几名家庭成员也遭受过丧子之痛。Bernardi说:“这是整个家族的灾难。” Bernardi的悲剧促使Turnbull下决心找到防止婴儿遗传母亲突变线粒体的方法。

其他人也有类似的想法。20世纪80年代,胚胎学家以小鼠为研究对象,使用原核移植技术研究卵细胞细胞质的作用。这一过程包括将一个受精卵中的核DNA移植到另一个受精卵中——保留该核DNA中的绝大多数成分,包括线粒体。1996年,研究人员提出,类似的技术能阻止人类卵子中线粒体疾病的传播。

2000年起,Turnbull的实验室开始复制小鼠研究。他和纽卡斯尔大学生殖生物学家Mary Herbert与Alison Murdoch计划以未成功受精、没有希望生成胚胎的卵子为研究对象。

他们花费了18个月说服监管部门同意这一研究。英国人类受精与胚胎管理局(HFEA)两次拒绝了该团队的申请,理由是该程序将改变卵子的“遗传结构”——根据1990年出台的生育胚胎法令,这样的行为是违法的。作为回应,研究人员指出,这一术语很模糊且并不适用于原核移植。他们第三次提出了申请,2005年,这一要求获得了批准。

相关问题

人类卵细胞只有0.1毫米宽,原核移植必须在显微镜下才能进行,且需要在经过特殊设计的房间内——保证温度的可控和空气流向。Herbert说:“当做这项实验时,我们都屏住呼吸,尽力控制手不颤抖。”

在2010年5月发表的一篇论文中,纽卡斯尔大学的研究人员指出,他们曾经采用的异常受精卵在经过原核移植后,被置于人工培养的环境中。至关重要的是,被移植的原核几乎没有携带线粒体,意味着由此产生的胚胎能在很大程度上“远离”致病的突变体线粒体。

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