“三親試管嬰兒”被稱(chēng)為第四代試管嬰兒，是阻斷線(xiàn)粒體疾病遺傳的創(chuàng )新療法。線(xiàn)粒體移植技術(shù)是實(shí)現這一治療手段的關(guān)鍵過(guò)程，卻面臨很多挑戰。5月12日，山東大學(xué)附屬生殖醫院陳子江教授團隊在《CellResearch》期刊發(fā)表文章，揭示了“線(xiàn)粒體移植技術(shù)”的最新學(xué)術(shù)成果，率先攻克難關(guān)。

　　線(xiàn)粒體疾病是一種母系遺傳病，目前尚沒(méi)有有效的醫療手段。科學(xué)家們希望從“源頭”上解決問(wèn)題，通過(guò)阻斷母親的缺陷線(xiàn)粒體向子女的遺傳，從根本上避免生病。這一夢(mèng)想的實(shí)現需依賴(lài)于“線(xiàn)粒體移植技術(shù)”。然而，這一開(kāi)創(chuàng )性技術(shù)卻面臨很多挑戰和未知。

　　5月12日，山東大學(xué)附屬生殖醫院陳子江教授團隊在《CellResearch》期刊（IF=14.812）發(fā)表文章，揭示了“線(xiàn)粒體移植技術(shù)”的最新學(xué)術(shù)成果。他們首次在人類(lèi)受精卵中實(shí)施第二極體移植，可有效阻斷線(xiàn)粒體疾病的遺傳，為“三親試管嬰兒”的臨床實(shí)施奠定了技術(shù)基礎。

　　這一研究成果背后有怎樣的故事？它對于線(xiàn)粒體移植技術(shù)進(jìn)展有怎樣的意義？攻克了哪些難關(guān)？帶著(zhù)這些疑問(wèn)，生物探索采訪(fǎng)了文章共同通訊作者、山東大學(xué)附屬生殖醫院趙涵教授和文章一作、山東大學(xué)附屬生殖醫院IVF實(shí)驗室主任吳克良副研究員，請他們?yōu)槲覀兎窒砹诉@一最新進(jìn)展。

　　1線(xiàn)粒體疾病，萬(wàn)分之一的病痛

　　何為線(xiàn)粒體疾病？

　　線(xiàn)粒體疾病是一類(lèi)因線(xiàn)粒體功能異常而導致大腦、肌肉等器官?lài)乐厥軗p的遺傳性疾病，平均每5000-10000個(gè)新生兒中就至少有一個(gè)患有線(xiàn)粒體疾病。它屬于母性遺傳疾病，通俗點(diǎn)講就是“攜帶致病線(xiàn)粒體的母親會(huì )將線(xiàn)粒體病遺傳給她所有的孩子”。

　　為什么難以避免？

　　線(xiàn)粒體的遺傳物質(zhì)存在于胞質(zhì)中。受精卵形成過(guò)程，子代的線(xiàn)粒體幾乎完全來(lái)源于卵子，因此如果卵子存在線(xiàn)粒體缺陷，那么子代無(wú)法有效避免缺陷的傳遞。

　　保守預估，我國線(xiàn)粒體疾病患者數量達到數十萬(wàn)人。目前，醫學(xué)上尚沒(méi)有有效的治療手段。

　　2線(xiàn)粒體移植，健康寶寶的新希望

　　采訪(fǎng)中，趙涵跟編輯分享了一個(gè)讓她印象深刻的患者故事：

　　一對山東煙臺的夫婦來(lái)到山東大學(xué)附屬生殖醫院，希望通過(guò)第三代試管嬰兒技術(shù)（PGD）生育一個(gè)健康的寶寶。他們已經(jīng)育有一個(gè)兒子，但是孩子很不幸地患有線(xiàn)粒體腦肌病，一種典型的線(xiàn)粒體疾病。經(jīng)分子遺傳學(xué)診斷，孩子攜帶的突變線(xiàn)粒體負荷率超過(guò)80%。

　　讓夫妻倆無(wú)奈的是，考慮到兒子的基因突變位于線(xiàn)粒體DNA，所以?xún)H僅依賴(lài)PGD（可阻斷核基因突變所致的遺傳病）無(wú)法實(shí)現他們的夢(mèng)想。

　　早在2009年，美國ShoukhratMitalipov教授實(shí)驗室對猴子實(shí)施線(xiàn)粒體移植技術(shù)，成功獲得健康子代，猴子在出生后多年未見(jiàn)異常。這一成果給趙涵等研究人員帶來(lái)很大的觸動(dòng)和啟發(fā)。他們開(kāi)始思考：是否可以通過(guò)線(xiàn)粒體移植幫助特殊家庭重獲健康寶寶？

　　3阻斷母系遺傳，實(shí)現技術(shù)攻關(guān)

　　帶著(zhù)這樣的設想，陳子江教授課題組經(jīng)過(guò)不斷摸索，在今年4月首次報道了前原核移植技術(shù)，5月他們又接連報道了第一極體移植和第二極體移植的創(chuàng )新技術(shù)研究成果，這也是首次將人受精卵第二極體作為母源核供體進(jìn)行線(xiàn)粒體移植。

　　第二極體是卵子第二次減數分裂后形成的含有單倍母源遺傳物質(zhì)的產(chǎn)物，其整體特性與其對應的母源單倍體遺傳物質(zhì)沒(méi)有任何差異，只是在常規受精和胚胎發(fā)育過(guò)程中被遺棄了而已。

　　為什么選擇第二極體作為母源核供體？

　　吳克良解釋說(shuō)：“第二極體中只攜帶極少量的卵子胞漿成分，因此所攜帶的母源線(xiàn)粒體遺傳物質(zhì)非常少。在這樣的背景下，采用第二極體作為母源核供體形成的重構受精卵，其含有的母源線(xiàn)粒體遺傳物質(zhì)極少，從而達到阻止線(xiàn)粒體疾病向子代遺傳的目標。”

　　在人的線(xiàn)粒體替代療法研究中，目前已報道的技術(shù)主要有紡錘體移植、原核移植。2016年11月，在他們文章正準備投稿的時(shí)候，ShoukhratMitalipov教授團隊早一步報道了以人卵子第一極體重構胚胎的研究成果。但是，對于第二級體卻遲遲未有突破。這是因為，該技術(shù)面臨兩個(gè)主要障礙：1）如何精準、完整的分離母源核物質(zhì)？2）如何確保核供體和核受體的發(fā)育同步？

　　“過(guò)去，分離母源核物質(zhì)常需要細胞骨架抑制劑人為控制細胞周期，但是它對胚胎的長(cháng)久影響并不明確，存在很大的隱患。而且，應用第二極體很難實(shí)現核供體與核受體的發(fā)育同步。”吳克良進(jìn)一步說(shuō)明。

　　為了攻克難關(guān)，陳子江教授帶領(lǐng)團隊在詳細研究人類(lèi)卵子受精后的動(dòng)態(tài)規律后，找到在不使用細胞骨架抑制劑的前提下精準去除、分離母源遺傳物質(zhì)的操作窗口期。同時(shí)，他們證實(shí)，通過(guò)供、受兩方卵子同步受精并同步操作可以實(shí)現第二極體與核受體的完全同步，進(jìn)一步確保了重構受精卵的發(fā)育潛能。

　　結果顯示，最終構建的胚胎突變線(xiàn)粒體清除率可達到99%以上。而且，重構胚胎具有良好的發(fā)育潛能。陳子江教授團隊與中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所李勁松教授課題組合作，將重構的胚胎誘導形成的胚胎干細胞，干細胞經(jīng)傳代、分化等實(shí)驗檢測，均未發(fā)現致病線(xiàn)粒體擴增。趙涵表示，“這意味著(zhù)，我們的技術(shù)具有良好的安全性，可以有效推進(jìn)三親試管嬰兒的臨床進(jìn)展。”

　　4“三親試管嬰兒”：安全、倫理顧慮

　　2015年2月，英國國會(huì )通過(guò)將“三親試管嬰兒”技術(shù)應用于線(xiàn)粒體疾病患者的法案，成為世界上首個(gè)允許該技術(shù)臨床應用的國家。2016年4月，全球首例“三親試管嬰兒”在墨西哥誕生；2017年1月，第二例“三親試管嬰兒”在烏克蘭誕生。2017年3月16日，英國人類(lèi)受精與胚胎學(xué)管理局（HFEA）宣布批準英國首例實(shí)施“三親試管嬰兒”技術(shù)的申請，讓這項爭議性技術(shù)的臨床應用邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

　　然而，在包括中國、美國在內的其他國家，“三親試管嬰兒”技術(shù)并未獲準臨床實(shí)施或暫無(wú)明確規定。雖然對患者卵母細胞或受精卵實(shí)施健康供體線(xiàn)粒體移植，即“三親試管嬰兒”技術(shù)為線(xiàn)粒體疾病患者帶來(lái)新的希望，但是仍然面臨很多未知：

　　首先，安全問(wèn)題

　　目前針對“三親試管嬰兒”的研究主要基于動(dòng)物實(shí)驗和干細胞，缺乏臨床試驗結果。置換后的線(xiàn)粒體與細胞核的相容性仍需要進(jìn)一步實(shí)驗。此外，供體卵母細胞質(zhì)成分是否改變受體細胞核DNA表觀(guān)遺傳修飾，進(jìn)而影響和基因表達也需要進(jìn)一步的探討。細胞核與線(xiàn)粒體的不匹配是否會(huì )對后代的生育、行為等產(chǎn)生影響還需要長(cháng)期的追蹤及安全性評估。

　　“該技術(shù)和‘克隆’有一定的相似之處，一旦被別有用心之人濫用以求個(gè)人利益，甚至于‘設計嬰兒’，將會(huì )導致不可預計的后果，且會(huì )徹底背離該技術(shù)的研發(fā)初衷。”趙涵表示。

　　其次，倫理顧慮

　　“三親試管嬰兒”遺傳了“三親”的DNA，即擁有兩個(gè)媽媽?zhuān)粋€(gè)爸爸。雖然第二個(gè)媽媽?zhuān)ㄌ峁┙】稻€(xiàn)粒體）的DNA比例僅占0.2%，但是這對于傳統的血緣關(guān)系依然會(huì )產(chǎn)生沖擊，從而帶來(lái)一系列倫理及法律問(wèn)題。

　　“中國目前并沒(méi)有針對‘三親試管嬰兒’臨床應用的明確法規出臺。我們希望通過(guò)這些研究突破，增加線(xiàn)粒體移植技術(shù)的安全性，從而盡快推動(dòng)國家衛計委批準開(kāi)展線(xiàn)粒體移植臨床試驗，及早為廣大線(xiàn)粒體患病家庭解決困難。”吳克良強調道。

　　5“三親試管嬰兒”≠“轉基因嬰兒”

　　“線(xiàn)粒體替換”療法能夠借助健康供者的線(xiàn)粒體來(lái)修補母方線(xiàn)粒體的缺陷，從而幫助下一代避免遺傳線(xiàn)粒體疾病。額外的線(xiàn)粒體DNA片斷并不參與嬰兒的基因重組與改造，不能稱(chēng)其為“轉基因嬰兒”。

　　“三親試管嬰兒”培育技術(shù)能在不改變孩子父母核遺傳物質(zhì)的情況下讓其獲得更加健康的身體，是線(xiàn)粒體遺傳病患者夫婦的福音，身患線(xiàn)粒體遺傳疾病的女性將因此獲得更多生育選擇和機會(huì )。

　　采訪(fǎng)最后，趙涵強調：“‘三親試管嬰兒’技術(shù)能否造福人類(lèi)，這不是技術(shù)本身所能決定的，必須借助倫理道德和法律法規的力量。”她認為，只有在道德評價(jià)、價(jià)值判斷以及規章制度的約束下，科研人員、受試者對其合理應用，“三親試管嬰兒”技術(shù)才能夠延續輔助生殖技術(shù)的腳步，成為革命性的新療法。