一种旨在防止母亲通过线粒体（细胞的能量产生结构）将有害基因遗传给孩子的基因治疗技术可能并非总是有效。
线粒体替代疗法 涉及用健康捐赠者的线粒体替换有缺陷的线粒体。但实验表明，如果即使在转移后仍保留少量突变线粒体（一种常见情况），它们也可能在儿童细胞中胜过健康的线粒体，并可能导致该疗法旨在避免的疾病。
纽约干细胞基金会研究所的干细胞科学家迪特·埃格利说：“这将违背进行线粒体替代的目的。”埃格利领导了这项研究。埃格利表示，这一发现可以指导如何克服这一障碍，但他建议在此期间不要使用该程序。
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英国政府去年 将线粒体替代疗法合法化，尽管该国的生育监管机构尚未批准其在临床中使用。在美国，国家科学院、工程院和医学院召集的一个小组今年 建议批准该技术的临床试验，前提是临床前数据表明它是安全的。
缺陷被延续
多达 5000 名儿童中就有 1 名患有线粒体 DNA 中的有害基因突变引起的疾病；这些疾病通常影响心脏、肌肉和其他能量需求大的器官。儿童从母亲那里继承所有线粒体。
为了防止携带有害线粒体突变的母亲将其遗传给孩子，提议的补救措施是将她的卵细胞的核 DNA 移植到另一个捐赠者的卵细胞中，该卵细胞具有健康的线粒体（并且已清空了自己的细胞核）。由此产生的胚胎将携带捐赠女性的线粒体基因，以及他们父亲和母亲的核 DNA。这些有时被称为三人胚胎。
当前的技术无法避免将少量母亲的线粒体拖入捐赠者的卵细胞中，总计不到由此产生的胚胎总线粒体的 2%。这不足以引起健康问题。但研究人员担心，随着胚胎的发育，有缺陷的“携带”线粒体的比例可能会上升。英国人类受精与胚胎管理局 (HFEA)（将监督线粒体替代的临床应用）呼吁对这种可能性进行研究。
埃格利今天发表在《Cell Stem Cell》杂志上的研究提供了一些清晰的认识。他的团队使用了来自具有健康线粒体的女性的卵细胞，但在其他方面遵循了类似于真实疗法的程序：将核 DNA 从一组卵细胞移植到另一位女性的卵细胞中。然后，该团队将这些卵细胞转化为具有两个母体基因组副本的胚胎，这个过程称为孤雌生殖。（线粒体替代通常在用精子受精的卵细胞上进行，但埃格利的研究小组希望排除父本 DNA 的任何作用。）然后，研究人员从胚胎中提取干细胞，并在实验室的培养皿中培养细胞。
平均而言，胚胎仅携带 0.2% 的携带线粒体 DNA (mtDNA)，最初由此产生的胚胎干细胞也含有类似的微量水平。但一种干细胞培养显示出显着的变化：随着细胞的生长和分裂，携带的 mtDNA 水平从 1.3% 跃升至 53.2%，随后又暴跌至 1%。当研究小组将该细胞系分成不同的培养皿时，有时捐赠者卵细胞的 mtDNA 胜出；但在另一些情况下，携带的 mtDNA 占主导地位。
在另一组实验中，低水平的携带 mtDNA 在胚胎干细胞和由这些细胞制成的组织中始终胜过捐赠者 mtDNA。
竞争 DNA
携带的线粒体如何升至主导地位尚不清楚。埃格利的研究小组没有发现任何证据表明它们帮助细胞更快地分裂——例如，通过提供额外的能量。埃格利怀疑复苏发生的原因是，一个线粒体能够比其他线粒体更快地复制其 DNA，他说，当两个线粒体群体之间存在较大的 DNA 序列差异时，这种情况更有可能发生。在他的团队的研究中，当一名线粒体在欧洲人中常见的女性的细胞核被插入到一名线粒体通常在具有非洲血统的人身上发现的女性的卵细胞中时，携带的 mtDNA 的反弹最为显着。
英国伯明翰大学的生物数学家伊恩·约翰斯顿说，这种理论是有道理的。他是一个团队的成员，该团队发现，在同时拥有来自实验室和远亲野生种群的线粒体的小鼠中，一个线粒体谱系往往占主导地位。约翰斯顿说，如果线粒体替代疗法确实进入临床，那么应该选择捐赠者，使其线粒体与接受母亲的线粒体非常匹配。
但英国纽卡斯尔大学的生殖生物学家玛丽·赫伯特是一个追求线粒体替代疗法的团队的成员，她说，与正常人体发育相比，线粒体在胚胎干细胞中的行为非常不同。突变线粒体的水平在干细胞中可能会剧烈波动。她说：“它们是特殊的细胞，它们似乎自成一体，”她称最新报告的生物学相关性“值得怀疑”。她认为，来自在实验室中培养近两周的人类胚胎的数据将比埃格利的干细胞研究提供更有用的信息。
HFEA 发言人表示，该机构正在等待关于线粒体替代的安全性和有效性的进一步实验（包括来自赫伯特团队的数据），然后才能批准可能成为世界上首例人体线粒体替代的疗法。
埃格利希望 HFEA 考虑他团队的数据。他认为他们发现的问题是可以克服的，例如，通过改进技术以降低携带线粒体的水平或匹配捐赠者，使其线粒体不太可能竞争。在确定这肯定之前，他主张谨慎。“我不认为在这种不确定性的情况下继续前进是明智的决定。”
本文经许可转载，并于 2016 年 5 月 19 日首次发表。