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

　　線粒體疾病是一種母系遺傳病，目前尚沒有有效的醫(yī)療手段?？茖W(xué)家們希望從“源頭”上解決問題，通過阻斷母親的缺陷線粒體向子女的遺傳，從根本上避免生病。這一夢想的實(shí)現(xiàn)需依賴于“線粒體移植技術(shù)”。然而，這一開創(chuàng)性技術(shù)卻面臨很多挑戰(zhàn)和未知。

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

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

　　1線粒體疾病，萬分之一的病痛

　　何為線粒體疾??？

　　線粒體疾病是一類因線粒體功能異常而導(dǎo)致大腦、肌肉等器官嚴(yán)重受損的遺傳性疾病，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“攜帶致病線粒體的母親會(huì)將線粒體病遺傳給她所有的孩子”。

　　為什么難以避免？

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

　　保守預(yù)估，我國線粒體疾病患者數(shù)量達(dá)到數(shù)十萬人。目前，醫(yī)學(xué)上尚沒有有效的治療手段。

　　2線粒體移植，健康寶寶的新希望

　　采訪中，趙涵跟編輯分享了一個(gè)讓她印象深刻的患者故事：

　　一對(duì)山東煙臺(tái)的夫婦來到山東大學(xué)附屬生殖醫(yī)院，希望通過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粒體腦肌病，一種典型的線粒體疾病。經(jīng)分子遺傳學(xué)診斷，孩子攜帶的突變線粒體負(fù)荷率超過80%。

　　讓夫妻倆無奈的是，考慮到兒子的基因突變位于線粒體DNA，所以僅僅依賴PGD（可阻斷核基因突變所致的遺傳病）無法實(shí)現(xiàn)他們的夢想。

　　早在2009年，美國ShoukhratMitalipov教授實(shí)驗(yàn)室對(duì)猴子實(shí)施線粒體移植技術(shù)，成功獲得健康子代，猴子在出生后多年未見異常。這一成果給趙涵等研究人員帶來很大的觸動(dòng)和啟發(fā)。他們開始思考：是否可以通過線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(xiàn)技術(shù)攻關(guān)

　　帶著這樣的設(shè)想，陳子江教授課題組經(jīng)過不斷摸索，在今年4月首次報(bào)道了前原核移植技術(shù)，5月他們又接連報(bào)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)行線粒體移植。

　　第二極體是卵子第二次減數(shù)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(duì)應(yīng)的母源單倍體遺傳物質(zhì)沒有任何差異，只是在常規(guī)受精和胚胎發(fā)育過程中被遺棄了而已。

　　為什么選擇第二極體作為母源核供體？

　　吳克良解釋說：“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(gòu)受精卵，其含有的母源線粒體遺傳物質(zhì)極少，從而達(dá)到阻止線粒體疾病向子代遺傳的目標(biāo)。”

　　在人的線粒體替代療法研究中，目前已報(bào)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(zhǔn)備投稿的時(shí)候，ShoukhratMitalipov教授團(tuán)隊(duì)早一步報(bào)道了以人卵子第一極體重構(gòu)胚胎的研究成果。但是，對(duì)于第二級(jí)體卻遲遲未有突破。這是因?yàn)?，該技術(shù)面臨兩個(gè)主要障礙：1）如何精準(zhǔn)、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？

　　“過去，分離母源核物質(zhì)常需要細(xì)胞骨架抑制劑人為控制細(xì)胞周期，但是它對(duì)胚胎的長久影響并不明確，存在很大的隱患。而且，應(yīng)用第二極體很難實(shí)現(xiàn)核供體與核受體的發(fā)育同步。”吳克良進(jìn)一步說明。

　　為了攻克難關(guān)，陳子江教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在詳細(xì)研究人類卵子受精后的動(dòng)態(tài)規(guī)律后，找到在不使用細(xì)胞骨架抑制劑的前提下精準(zhǔn)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)，通過供、受兩方卵子同步受精并同步操作可以實(shí)現(xiàn)第二極體與核受體的完全同步，進(jìn)一步確保了重構(gòu)受精卵的發(fā)育潛能。

　　結(jié)果顯示，最終構(gòu)建的胚胎突變線粒體清除率可達(dá)到99%以上。而且，重構(gòu)胚胎具有良好的發(fā)育潛能。陳子江教授團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李勁松教授課題組合作，將重構(gòu)的胚胎誘導(dǎo)形成的胚胎干細(xì)胞，干細(xì)胞經(jīng)傳代、分化等實(shí)驗(yàn)檢測，均未發(fā)現(xiàn)致病線粒體擴(kuò)增。趙涵表示，“這意味著，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)通過將“三親試管嬰兒”技術(shù)應(yīng)用于線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(yīng)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，英國人類受精與胚胎學(xué)管理局（HFEA）宣布批準(zhǔn)英國首例實(shí)施“三親試管嬰兒”技術(shù)的申請(qǐng)，讓這項(xiàng)爭議性技術(shù)的臨床應(yīng)用邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

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

　　首先，安全問題

　　目前針對(duì)“三親試管嬰兒”的研究主要基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和干細(xì)胞，缺乏臨床試驗(yàn)結(jié)果。置換后的線粒體與細(xì)胞核的相容性仍需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。此外，供體卵母細(xì)胞質(zhì)成分是否改變受體細(xì)胞核DNA表觀遺傳修飾，進(jìn)而影響和基因表達(dá)也需要進(jìn)一步的探討。細(xì)胞核與線粒體的不匹配是否會(huì)對(duì)后代的生育、行為等產(chǎn)生影響還需要長期的追蹤及安全性評(píng)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(shè)計(jì)嬰兒’，將會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)計(jì)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，一個(gè)爸爸。雖然第二個(gè)媽媽（提供健康線粒體）的DNA比例僅占0.2%，但是這對(duì)于傳統(tǒng)的血緣關(guān)系依然會(huì)產(chǎn)生沖擊，從而帶來一系列倫理及法律問題。

　　“中國目前并沒有針對(duì)‘三親試管嬰兒’臨床應(yīng)用的明確法規(guī)出臺(tái)。我們希望通過這些研究突破，增加線粒體移植技術(shù)的安全性，從而盡快推動(dòng)國家衛(wèi)計(jì)委批準(zhǔn)開展線粒體移植臨床試驗(yàn)，及早為廣大線粒體患病家庭解決困難。”吳克良強(qiáng)調(diào)道。

　　5“三親試管嬰兒”≠“轉(zhuǎn)基因嬰兒”

　　“線粒體替換”療法能夠借助健康供者的線粒體來修補(bǔ)母方線粒體的缺陷，從而幫助下一代避免遺傳線粒體疾病。額外的線粒體DNA片斷并不參與嬰兒的基因重組與改造，不能稱其為“轉(zhuǎn)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，是線粒體遺傳病患者夫婦的福音，身患線粒體遺傳疾病的女性將因此獲得更多生育選擇和機(jī)會(huì)。

　　采訪最后，趙涵強(qiáng)調(diào)：“‘三親試管嬰兒’技術(shù)能否造福人類，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(guī)的力量。”她認(rèn)為，只有在道德評(píng)價(jià)、價(jià)值判斷以及規(guī)章制度的約束下，科研人員、受試者對(duì)其合理應(yīng)用，“三親試管嬰兒”技術(shù)才能夠延續(xù)輔助生殖技術(shù)的腳步，成為革命性的新療法。