撰文/記者 丁林

新媒體編輯/王姍

(資料圖)

英國人類受精與胚胎學管理局（HFEA）證實，英國首批體內(nèi)含有三人DNA信息的“三親嬰兒”已經(jīng)誕生。這是在監(jiān)管環(huán)境中、線粒體捐贈治療（MDT）背景下于英國出生的首批三親嬰兒，嬰兒數(shù)量少于5名。HFEA沒有提供有關該技術或嬰兒的更具體信息。

（圖片來源：《新科學家》）

三親嬰兒是如何誕生的？他們和普通的寶寶有何不同？線粒體捐贈治療技術在過去經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展過程？

線粒體是細胞的“生命之源”

從基因上講，三親嬰兒會有一個父親和兩個母親，但是其中一位“母親”和孩子的遺傳聯(lián)系較少。這些孩子體內(nèi)絕大部分的DNA（超過99.8%）來自他們的父母，但還有大約0.1%的遺傳物質(zhì)來自線粒體捐贈女性。

2015年，英國成為首個立法生效批準線粒體捐贈治療的國家。此后，英國紐卡斯爾生育中心于2017年獲得第一個有爭議的治療許可，并開創(chuàng)了MDT的相關研究。

▲英國不是借助MDT誕生第一個三親嬰兒的國家。2016年，美國華人醫(yī)生張進為一名攜帶線粒體突變的約旦女性實施了相關治療，世界上首例三親嬰兒在墨西哥誕生（圖片來源：Nature）

線粒體被稱為細胞的“生命源泉”，也是卵子質(zhì)量的標志。線粒體功能異常會影響整個細胞的正常功能，從而導致病變。許多研究表明：帕金森病、阿爾茨海默氏癥、糖尿病、腫瘤等疾病及衰老均與線粒體功能異常有關。由于線粒體的多功能性，了解線粒體功能障礙導致特異病變的機制仍面對著巨大的挑戰(zhàn)。

▲線粒體結構與其在細胞內(nèi)的分布

與其他的細胞器不同，線粒體自身包含遺傳信息——它是人體細胞內(nèi)除細胞核外唯一含有DNA的細胞器，而線粒體疾病也往往是由于線粒體DNA（mtDNA）的突變造成的，這些突變影響了線粒體的功能。此外，線粒體DNA為“母系遺傳”——無論是男是女，你細胞內(nèi)的線粒體DNA全部來自你的母親。這是因為人類受精卵中的線粒體均來自卵細胞。在精卵結合時，精子的線粒體DNA會被降解掉。所以，母親的線粒體如果存在缺陷，100%會被孩子繼承。如果這種遺傳缺陷十分嚴重，只能通過“三親嬰兒”技術解決問題。

▲即便是健康的母親也會產(chǎn)生大量線粒體缺陷的卵子

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員鮑時來表示，卵細胞的遺傳物質(zhì)主要存在于細胞核內(nèi)。細胞核是遺傳物質(zhì)儲存、復制和轉(zhuǎn)錄的場所，是細胞遺傳性和代謝活動的控制中心。只有少量的遺傳信息存在于線粒體中，所以留下母親的細胞核，利用包含捐獻者健康線粒體的卵泡漿部分，就是要在不改變主要遺傳物質(zhì)的基礎上獲取少量捐獻者的健康基因。同時，由于線粒體中攜帶的基因非常少，所以“線粒體捐贈”不會影響到孩子的許多重要特征，比如頭發(fā)的顏色、身高和相貌等。

▲雖然線粒體本身攜帶的基因只有37個，但其實大量的細胞核基因也參與維持了線粒體的正常工作（來源：Nature）

“線粒體捐贈”的兩種方式目前，“線粒體捐贈”有兩種實現(xiàn)方式：一種是紡錘體核移植技術；另一種為2015年在英國獲批的“原核移植”技術。

▲簡單來說，“原核”和“紡錘體”分別代表卵細胞受精前后的特定時期（來源：Nature Reviews）

“紡錘體核移植”技術，就是將不健康母親的卵細胞核移植到捐獻者的去核卵細胞中，以利用捐獻者卵細胞中健康的線粒體。這聽起來是不是有點像基因編輯技術呢？你可想錯了，基因編輯技術目前還不能應用于臨床，所以生殖醫(yī)學家們找到了“紡錘體核移植技術”這樣一種“交換”方式來解決人類遺傳缺陷問題，達到換取供體健康線粒體的目的，以克服線粒體疾病，可以通俗地理解為“新瓶裝舊酒”。

“換新的線粒體”并不是真的將供體的線粒體拿出來，然后放到受體的身體中去。復旦大學生命科學學院遺傳學研究所教授李瑤表示，從卵母細胞分裂到卵細胞的過程中會激增越來越多的細胞為卵細胞受精做準備，所以母體中的線粒體不可能由新進入的線粒體全部替換。

江蘇省人民醫(yī)院生殖中心副研究員曾橋博士詳細解釋了這種“替換”的過程：健康女性捐一顆健康的卵子，并將卵子核與卵泡漿分離、舍棄卵子核；再將患者的卵子核與卵泡漿分離，舍棄卵泡漿（其中含有異常的線粒體）；然后，將女性患者的卵子核和健康捐獻者的卵泡漿（含有健康的線粒體）結合成一個健康卵子，與患者丈夫的精子形成受精卵；孕育出健康胚胎移植到患者體內(nèi)，如此就完成了一次健康線粒體的交換。

▲“紡錘體核移植”的流程示意圖（來源：Cell Press）

從遺傳學技術角度來看，這個孩子擁有一個父親和兩個母親的基因：爸爸提供一半細胞核DNA、媽媽提供另一半細胞核DNA，另一個媽媽提供線粒體DNA。紡錘體核移植技術與原核移植技術的區(qū)別在于，紡錘體核移植操作在卵子受精之前，先“交換”了卵細胞核之后再讓受體媽媽的卵子與爸爸的精子結合。而原核移植是讓爸爸的精子同時和受體、供體的兩枚卵細胞先結合，再“交換”卵細胞核。正由于原核移植“三父母”技術是先讓卵子受精再進行細胞核移植，因此它在很多認為受精卵有生命的國家或地區(qū)面臨倫理爭議。

▲“原核移植”技術流程示意圖（來源：Cell Press）

李瑤說，卵母細胞要經(jīng)過兩次減數(shù)分裂“變成”卵細胞，在這個分裂的時候細胞核中的遺傳物質(zhì)會以紡錘體的形式存在，讓遺傳物質(zhì)一分為二。技術上說，“三父母”的確可以幫助患者解決線粒體缺陷問題，相當于一種細胞的嫁接融合技術。“三親嬰兒”技術在倫理爭議中曲折發(fā)展

根據(jù)英國廣播公司（BBC）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，英國每6500名兒童中，就有一人生來患有線粒體基因病，出現(xiàn)肌肉萎縮、心臟病、共濟失調(diào)等癥狀；而英國每200名兒童就有一個患有某種形式的線粒體疾病，不過由于癥狀不明顯，所以沒有記錄在案。還有一部分嬰兒會因為線粒體基因病而早早夭折。美國辛辛那提兒童醫(yī)院線粒體疾病中心主任黃濤生接受媒體采訪時則指出，線粒體疾病通常是非常嚴重的疾病，但到目前為止線粒體疾病的治療方法很有限，而細胞核移植技術為解決這一問題帶來一線曙光。

▲然而，對于已經(jīng)出生的患病孩子，“線粒體捐贈”技術也愛莫能助（來源：STAT news）“線粒體捐贈”是一項新興技術，英國在2005年批準紐卡斯爾大學開展“兩個母親”的人類胚胎實驗，用于線粒體疾病的研究。但爭議的聲音從此越來越大。早在20世紀90年代，丹麥胚胎學家雅克?科恩嘗試多種方式來治愈不孕不育患者，但是都沒能成功，她懷疑病人不能懷孕的原因是患者的細胞質(zhì)出了問題導致受精不成功，即便是成功了也可能發(fā)育不成健康的胚胎。于是科恩決定嘗試“細胞質(zhì)移植”的方法——將少量健康捐獻者的細胞質(zhì)注射到患者的生殖細胞中，并用此方法治療了30名不孕女性，其中17人仍然不孕，1人流產(chǎn)，其余的12名女性一共成功生下了15個健康的孩子。2001年，科恩發(fā)表論文稱這15個孩子中有2人擁有混合線粒體DNA，這一發(fā)現(xiàn)隨即引起軒然大波，在學術界為之振動的同時也引起了“公憤”。最終美國國會眾議院規(guī)定：所有的體細胞核移植實驗都必須禁止。2013年3月，英國人類生殖及胚胎技術管理局（HFEA）向當局提交“是否允許‘三親嬰兒’的公眾咨詢報告，作為相關決策和立法的依據(jù)之一。盡管還有部分人對這項技術表示擔憂，但大部分民眾對這項技術表示支持，希望能用這項技術幫助有基因缺陷的家庭成功孕育出健康的下一代。2015年2月3日，英國議會下院投票通過一項歷史性的法案，同意以醫(yī)學方法創(chuàng)造攜帶三人DNA的嬰兒。在投票中，382名議員投票支持，128人反對。這是個看起來不錯的結果，但依舊批評不斷，即便輿論的風聲有放松的跡象，但一些科學家還是不會公開實施“三親嬰兒”技術，畢竟將自己對這項技術的應用公諸于世的確需要科學家有很大的勇氣。

英國不是借助MDT誕生第一個三親嬰兒的國家。2016年，來自美國紐約新希望生殖中心的華人醫(yī)學博士張進和他的團隊在墨西哥為一名攜帶線粒體突變的女性實施了相關治療，世界上首例基于核移植的三親嬰兒由此誕生。

“再過10年到20年，大家就會對‘三父母’嬰兒習以為常，”張進在接受媒體采訪時說。

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