技术旨在减少鸡蛋和胚胎中的致病突变

你的母亲可能已经给了你她的眼睛,但她也可以给你带有引起疾病的突变的线粒体DNA。 一项针对小鼠的研究表明,两种技术可以大大减少鸡蛋和胚胎中这种潜在有害DNA的数量,从而可能使儿童免于疾病。 这些方法可以提供有争议的线粒体替代程序的替代方案,这将导致所谓的 。

虽然研究人员尚未在人类胚胎中测试这种方法,但这项工作“前所未有”,南阿拉巴马大学移动学院的分子生物学家米哈伊尔阿列克谢耶夫说,他没有参与这项研究。 “这是第一次在胚胎中完成。”

线粒体产生为细胞提供能量的能量。 细胞器携带自己的DNA,与含有大部分细胞基因的核DNA分开。 那不是他们唯一的怪癖。 你继承了你母亲的线粒体DNA,因为胚胎只保留了来自卵子而不是精子的线粒体。 然而,大约每200名妇女中就有一名携带有缺陷的线粒体DNA,他们的孩子可能会出现严重或致命的疾病,如循环呕吐综合征,导致恶心和疲劳,以及Leigh综合症,婴儿逐渐失去肌肉力量和控制力。

线粒体疾病很少见,但到目前为止还无法治愈。 因此,如果医生知道妈妈在这些细胞器中携带缺陷,研究人员正在开发几种方法来抛弃有缺陷的线粒体DNA或防止其传播给后代。 一种技术,线粒体DNA替代疗法,涉及将母亲的核DNA从其中一个卵子转移到具有正常线粒体DNA的女性的卵子中。 然后将受体卵受精并植入母体。 然而,这项技术激起了争议。 一些科学家质疑其安全性,伦理学家反对,因为任何生产的婴儿都含有三个人的DNA。 今年早些时候, ,美国食品和药物管理局正在考虑是否允许在美国使用。

加利福尼亚州圣地亚哥索尔克生物研究所的发育生物学家Juan Carlos Izpisua Belmonte领导的研究小组决定改变细胞器DNA的传播,而不是将坏的线粒体换成好的线粒体。 研究人员首先测试了一条RNA链,该链带有制作DNA剪切酶的指导和一个将其导向线粒体的地址段。 将链插入细胞刺激其线粒体产生这种酶,称为限制性内切核酸酶,可切断有缺陷的线粒体DNA并导致其被破坏。

Izpisua Belmonte及其同事将RNA注入含有两种线粒体DNA的小鼠卵和早期胚胎中,使其成为检测疾病突变减少的合适模型。 该酶切成一个品种,但另一个完整。 研究人员今天在Cell报道, 鸡蛋和胚胎中 。 为了确定该方法是否会损害胚胎,研究人员将其中一些植入了雌性小鼠体内。 这些动物生下了健康的幼崽,这也产生了正常的幼崽。

在这个实验中,两种线粒体DNA都是正常的。 但结果表明,可以减少一种线粒体DNA变种向下一代的传播。

研究人员指出,限制性内切核酸酶技术的用途有限,因为它只能对抗两种线粒体疾病中发生的突变。 因此,他们转向第二种DNA靶向技术,称为TALENs,它需要诱导细胞产生酶,这些酶像一把剪刀一样可以切割DNA。 研究人员可以定制这些分子剪切片,以切片他们想要的任何线粒体DNA序列。

当研究小组将TALENs酶的RNA注射到含有两种线粒体DNA的小鼠卵中时,它同样降低了一种类型的水平。 为了测量该技术是否可以减少引起疾病的线粒体突变,研究人员通过将小鼠卵融合到含有两种致病缺陷的人类细胞中来创造杂交细胞。 该团队表明,TALENs技术大大减少了杂交细胞中缺陷DNA的数量。

Izpisua Belmonte说,生育诊所已经拥有执行两种RNA注射程序的专业知识。 他说,虽然这两种技术都没有从鸡蛋或胚胎中消除目标DNA,但这可能没有必要。 大多数人通常携带线粒体DNA变种的混合物,并且当“坏”线粒体DNA的比例落在60%和95%之间时会导致疾病。 “我们希望将它降低到疾病出现的水平以下,”Izpisua Belmonte实验室的博士后人物和文章的共同作者亚历杭德罗奥坎波说。

纽约威尔康奈尔医学院的细胞和分子生物学家Giovanni Manfredi给予该研究高分。 “他们可以将突变DNA的数量显着降低到......患病的可能性几乎为零。”他预测这些技术不会引起线粒体DNA替代疗法的伦理反对,因为“线粒体DNA仍然是母亲。“

Izpisua Belmonte及其同事已经在测试这些技术是否有效,并且对生育诊所丢弃的人类卵子和胚胎是否安全。