缺陷妈妈有望得到健康宝宝,上海科学家在线粒体疾病领域获得突破

作者 吴苡婷

复旦大学医学神经生物学国家重点实验室沙红英、朱剑虹课题组,联合安徽医科大学曹云霞教授团队和复旦大学附属华山医院神经外科、复旦大学脑科学研究院、基础医学院等单位的科学家团队,在探索遗传性线粒体疾病治疗研究方面取得突破性进展。他们以极体的生物学特性为理论基础和出发点,在两种不同线粒体背景的小鼠中开展极体基因组置换治疗线粒体疾病研究。

研究结果显示,这一方法产生的子一代小鼠及其衍生的子二代小鼠体内仅含卵胞浆供体小鼠的正常线粒体。该技术能主动和彻底地预防线粒体母源性遗传疾病的发生,如果用于临床,可使患线粒体疾病妈妈得到健康宝宝。相关论文发表在国际顶级学术期刊《细胞》上。

线粒体存在于细胞质里,是细胞的“能量工厂”,它们包含少量遗传物质DNA。每个人的线粒体都来自母亲,线粒体是从母系遗传的角度研究人类进化的重要工具,就像Y染色体是研究父系遗传的工具。

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发生在卵子中的线粒体突变可能引起母系家族性疾病,即母源性线粒体疾病。这种突变会导致严重的问题,受影响的大多数是能量需求高的器官。例如大脑、肌肉、心脏,涉及到一系列广泛的母源性遗传病:线粒体脑肌病,线粒体脑病,线粒体肌病等。这类疾病患者通常就诊于神经内科,患者只能靠药物短期缓解症状,无法治愈。 其中一部分儿童患者生存期极短,几乎不能活到成年。此外,由于线粒体DNA是通过卵胞质以母源性遗传的方式进入下一代,故通常医生不建议具有一定量线粒体DNA突变的携带者生育,这给家庭带来不幸。

极体是卵子在减数分裂过程中排出卵胞膜外的“小细胞”,是过去科学家不太关注的“废弃物”。对大多数人而言,这是仅仅在中学课本中学过的一个没有用处和功能的生物学名词。然而,在沙红英等研究人员眼里却有可能成为拯救那些线粒体病患者的救星。

沙红英等人以极体的生物学特性为理论基础和出发点,用极体中的遗传物质代替卵子胞浆内的遗传物质,在两种不同线粒体遗传背景的小鼠之间进行线粒体置换研究。研究人员在小鼠上将极体移植、原核移植、纺锤体复合物移植在同一尺度进行比较,极体移植保存线粒体突变卵子中的线粒体遗传物质的比例最低,几乎可以忽略不计。这项技术如果用于临床,可使患线粒体疾病妈妈得到健康宝宝。

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朱剑虹介绍说,这项创新性研究的科学意义有两个方面:第一,突破了基础科学理论上对极体生物学的认识;第二,从临床医学的角度说,该研究的应用为阻断线粒体疾病在受影响家庭遗传提供了一条新的技术途径,有潜在和重要的临床应用前景。

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