一種旨在防止母親將破壞性的線粒體疾病遺傳給下一代的有希望的技術，本週遭遇了生物學上的一個難題：《自然》雜誌週三發表的一篇論文顯示，即使母親自身 99% 的線粒體被清除，這些疾病仍然會捲土重來，使孩子生病。
線粒體是微小的能量工廠，為每個細胞的正常運作提供能量。當這些細胞器的很大一部分功能失常時，細胞就無法完成其工作，從而導致從虛弱到死亡的各種後果。患有某些疾病的母親可能只攜帶少量有缺陷的線粒體，以至於她們自己沒有症狀，但她們的孩子可能會遺傳更高比例的這些有缺陷的線粒體，從而導致毀滅性的疾病。
為了解決這個問題，研究人員基本上一直在做——正如一位醫生所描述的那樣——取出母親卵子的“黃色部分”，並將其插入供體卵子的“白色部分”。由於孩子最終會擁有來自母親、父親和供體的 DNA，這種線粒體替代療法被戲稱為“三親嬰兒”技術。今年 4 月，在墨西哥，一名採用這種方法出生的男孩 aparentemente 很健康。他攜帶了大約 1% 的母親線粒體，如果允許全部遺傳給他，可能會導致萊氏綜合徵，一種嚴重的神經系統疾病，通常在兒童早期是致命的。《新科學家》報道，他的父母之前有兩個孩子死於這種疾病，一個在 6 歲時，另一個在 8 個月大時。
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但新的實驗室研究表明，母親的線粒體有時會比供體的線粒體複製得更快，並再次佔據主導地位，從而可能再次帶來疾病。不過，主導這項研究的發育生物學家 Shoukhrat Mitalipov 表示，這種情況發生的可能性很小。據報道，他曾在小鼠和猴子身上使用該技術，但沒有發現任何健康問題。Mitalipov 和俄勒岡健康與科學大學的生殖內分泌學家 Paula Amato 在新聞釋出會上表示，他們認為應該在臨床試驗中測試線粒體替代療法——儘管人們擔心母親的有缺陷的線粒體 DNA 會捲土重來。“由於這些疾病會使人衰弱，且通常是致命的，而且沒有治癒方法，我們認為如果能夠預防這些疾病，仍然值得繼續推進這項研究，”Amato 說。美國國會目前禁止將此類三親技術用於臨床，但英國已經批准了一項類似的技術，該技術允許將更多的母親線粒體遺傳給孩子，並且很可能在那裡進行試驗，Mitalipov 說。
儘管線粒體疾病相當罕見，影響約五千分之一的兒童，但 Mitalipov 和 Amato 表示，從理論上講，三親技術也可以用於治療不孕症和幫助一些幹細胞療法。線粒體（擁有自己的 DNA，與細胞核中的 DNA 分開）僅從母親遺傳。一些人認為三親程式具有爭議，因為其中混合了 DNA，而且全世界的科學家都同意避免改變人類遺傳遺產。
許多專家還認為，線粒體替代療法的瞭解還太少，不宜在人體上嘗試。德國德累斯頓工業大學的進化生物學家和動物學家 Klaus Reinhardt 認為，使用三親技術出生的兒童中，大約有五十分之一的兒童可能會因供體的線粒體 DNA 和母親的核 DNA 不匹配而導致線粒體問題。核 DNA 和線粒體 DNA 共同遺傳，可以解決彼此的缺陷。但 Reinhardt 說，當它們來自不同的人時，這種不匹配可能會給孩子帶來問題。他沒有參與這項新研究。他解釋說，人類基因組有 60 億對 DNA，而線粒體有大約 16,000 對，因此很難預測它們的相互作用。“我們不知道誰在和誰‘對話’，”他說。
以色列本-古裡安大學的線粒體進化主義者和遺傳學家 Dan Mishmar 沒有參與這項新研究，他說他自己的研究表明，非洲人和高加索人的線粒體基因組之間存在很大差異。他說，當父母的 DNA 與他們的線粒體 DNA 匹配時，這些差距並不重要。但他擔心在供體和母親具有非常不同的種族和種族背景時，將線粒體 DNA“脫離背景”。和 Reinhardt 一樣，他擔心 DNA 混合本身可能會導致疾病。“如果你降低相容性，你就會增加對複雜疾病的易感性，如糖尿病、帕金森病和……阿爾茨海默病。這就是我們所害怕的。”但 Mitalipov 認為，透過匹配母親和供體的線粒體 DNA，可以基本上避免此類問題，就像透過免疫型別將器官捐贈者與受贈者匹配一樣。
與 Mitalipov 共同撰寫論文的加利福尼亞州索爾克研究所的幹細胞科學家 Juan Carlos Izpisua Belmonte 提出了另一種降低風險的方法。他說，他的實驗室開發了一種技術，可以在母親的卵子核轉移到供體之前，從母親的卵子中剔除突變的線粒體。他補充說，降低危險線粒體的水平應該可以限制到達孩子的數量。
對於這項新研究，四名患有線粒體疾病的兒童的母親接受了通常用於體外受精的激素治療，並提供了卵子。研究人員從這些卵細胞的細胞核中提取了 DNA，並將其轉移到已去除細胞核的供體卵細胞中，這個過程稱為紡錘體轉移。帶有母親核 DNA 和供體線粒體 DNA 的卵子被受精，並允許分裂和生長五天。然後，胚胎被轉化為胚胎幹細胞，終止了它們的發育潛力。這些幹細胞被轉化為大腦、心臟和其他型別的細胞，以觀察它們的線粒體將如何表現。在一位母親的細胞中，線粒體恢復為她在紡錘體轉移之前攜帶的突變型別。
儘管這項新研究對線粒體替代療法的安全性提出了質疑，但 Belmonte 表示，它也應該消除人們對這項研究進展過快的任何擔憂。“我們必須在實驗室裡確信，我們已經進行了所有可能的實驗，以確保其安全——儘可能安全，”他說。“這是一種避免疾病的絕佳方法，但我們發現了一個問題，我們需要確保在進入臨床之前有辦法最大限度地減少或解決這個問題。”