无法治愈的线粒体疾病如何袭击以前未受影响的家庭
研究人员首次证明，儿童如何从健康的母亲那里遗传一种严重的、可能致命的线粒体疾病。这项由剑桥大学MRC线粒体生物学小组的研究人员领导的研究揭示了健康人的线粒体DNA中存在突变，并解释了严重线粒体疾病的病例如何在以前未受影响的家庭中意外出现。
线粒体疾病突变线粒体DNA中存在缺陷的情况很罕见，大约1万分之一的新生儿会受到影响，但会导致严重的疾病。例如，利综合征是一种严重的大脑疾病，会导致智力和运动能力的进行性丧失，通常在出生后的第一年变得明显，通常会在两到三年内导致死亡。
线粒体是我们细胞内的发电站，产生能量并携带自己的DNA指令(与每个细胞的细胞核中的DNA分离)。线粒体是通过卵子从母亲那里遗传的。
这项研究发表在自然细胞生物学，研究人员分离出小鼠和人类女性胚胎生殖细胞——这些细胞将继续存在卵细胞并测试了她们的线粒体DNA。
他们发现，在研究的所有12个人类胚胎的发育卵细胞中，线粒体DNA存在各种突变，这表明健康的人携带低水平的线粒体DNA突变。
剑桥大学MRC线粒体生物学部门和临床神经科学系的Patrick Chinnery教授说:“我们知道这些毁灭性的线粒体突变可以在没有任何病史的家庭中突然出现，但之前我们不知道这是如何发生的。”我们惊讶地发现，健康女性的卵细胞线粒体DNA都有一些缺陷。”
对于大多数人类基因组来说，当卵子和精子结合时，有性生殖过程会抑制突变;然而，线粒体是无性复制的，线粒体DNA从母亲的卵子中继承而来。这意味着随着时间的推移，突变可以累积，如果在几代人中不加以控制，最终可能导致后代的功能障碍和疾病。
这一难题使研究人员预测，只有健康的线粒体存活的“瓶颈”可能解释线粒体如何在几代人中保持健康。
在这项研究中，研究人员首次在人类卵细胞发育过程中发现并测量了这一瓶颈。在这些细胞中，线粒体的数量减少到每个细胞大约100个线粒体，而在一个成熟的卵细胞中大约有10万个线粒体。
在一个成熟的细胞中，一些有缺陷的线粒体可能隐藏在数千个健康的线粒体中，但在瓶颈期细胞中少量的线粒体意味着有缺陷的线粒体的影响不再被掩盖。
含有不健康线粒体的细胞被消灭的确切机制尚不清楚，但由于发育中的卵细胞需要大量的能量——由线粒体产生——研究人员认为，在瓶颈期之后，鸡蛋细胞包含受损的线粒体不能产生足够的能量来成熟和丢失。
这项研究发现，每个发育中的卵细胞都可能携带一些有缺陷的线粒体，所以偶尔，偶然地，在瓶颈之后，这些线粒体可能会重新填充卵细胞。科学家们表示，如果质量控制步骤失败，那么这个有缺陷的卵子可能存活下来，并发育成一个患有线粒体疾病的孩子。
Patrick Chinnery教授说:“不幸的是，净化过程并不完美，偶尔会有缺陷的线粒体渗漏。这可能会导致孩子患上严重的疾病，尽管家庭中没有其他人受到影响。”
线粒体疾病目前是无法治愈的，尽管新的体外受精线粒体转移技术——从卵子或胚胎中去除受影响的线粒体，并用来自捐赠者的健康线粒体取而代之——给了受线粒体疾病影响的家庭生下健康孩子的机会。
该研究的作者还认为，这一过程可能与人类衰老有关。Chinnery教授补充说:“以前人们认为线粒体DNA突变与老年痴呆症、帕金森病和其他神经退行性疾病等衰老疾病有关，这些疾病会在一个人的一生中发生。”这项研究表明，这些突变中的一些是如何从你的母亲那里遗传的，可能会使你容易患上晚发性脑部疾病。”
Chinnery教授是威康基金会高级研究员，研究人员由威康基金会、医学研究理事会和国家健康研究所资助。bob88体育平台登录
MRC分子和细胞医学主任内森·理查森博士说:“这是一项令人兴奋的研究，它揭示了线粒体疾病如何发展和在几代人之间遗传的重要新见解。”研究人员充分利用了MRC-Wellcome人类发育生物学资源(HDBR)提供的组织。HDBR是一个国际上独特的生物库资源，提供通过选择性终止捐献的人类胚胎和胎儿组织，促进了对大量令人痛苦的医学疾病的研究，例如线粒体疾病．"
更多信息:通过人类胚胎发育遗传瓶颈分离线粒体DNA异质性，自然细胞生物学(2018)。nature.com/articles/doi: 10.1038 / 41556-017-0017-8
