英科學家實現卵子粒腺體轉植 規避隨機罕病

Comment

腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)的功能是在細胞內負責為代謝反應輸送化學能,日常的身體運動、器官與組織的正常運作都必須有賴 ATP。而細胞內約有 90 % 的能量 ATP 都由粒線體產生,所以粒線體又稱為「細胞電池」。粒線體除了為細胞供能外,也與細胞分化、細胞信息傳遞、細胞死亡等過程相關,所以也擁有調整細胞生長和細胞生命週期的能力。

粒線體缺陷影響全身器官

粒線體因為要產生能量,所以也是高度好氧的胞器。細胞內約有 90% 的氧氣都被粒線體所消耗。就像發電廠由複合的機械所運作,粒線體亦有五個複合體構成的呼吸鏈。粒線體 DNA缺損通常來自遺傳,這使得 細胞中的粒線體無法正常運作,因而無法提供充足的能量,全身需要能量的器官都會逐漸失去功能。

許多罕見疾病目前已被證實與粒線體基因異常相關。疾病的常見表現多不勝數,而就發生年齡層來說,可自新生嬰兒至成年人。病徵通常會出現在腎臟、心臟、肝臟、腦、肌肉和中樞神經系統等最需要能量的器官。粒線體疾病的患者常常活不過嬰兒期,不過也可能發生在青少年或成人時期。在成人身上,目前已知許多與老化相關疾病伴隨粒線體的功能缺陷,包括第二型糖尿病、帕金森氏症、動脈硬化性心臟病、中風、阿茲海默症及癌症等。

根據罕見疾病基金會的統計資料,有近 50 種罕見疾病與粒線體異常相關,而國內約有 300-500 個家族有粒線體基因缺陷現象,缺陷率達萬分之一。

目前粒線體疾病並無法有效根治,目前多採取支持療法減緩疾病引起的癥狀。市面上可見的保養品成分輔脢 Q10 (Coenzyme Q10),就是一種常見粒線體病變病患的臨床藥物。但衛服部自2006年已將其改列為食品,健保也不再給付

粒線體疾病的遺傳方式

在1963年,研究人員才發現粒線體擁有不同於一般細胞的的遺傳物質(mitochondrial DNA,mtDNA),簡單的說,就是不同於一般細胞核的遺傳物質 (細胞核 DNA)。一般細胞分裂時會複製染色體,使得分裂後的兩個子細胞收到相同的染色體。但是細胞分裂時,粒線體的數量是隨機分配到兩個子細胞中,因此,哪個子細胞會得到帶有什麼基因的粒線體的機率不定,可能造成疾病的突變基因會隨機且不均勻地散布在不同細胞中。

而人類的粒線體 DNA 都是遺傳自母系。因為人類卵細胞和大部分細胞一樣,粒線體分布在細胞質中,精子細胞的粒線體則全部集中於尾部。受精期間,帶有基因的精子頭部進入卵細胞,尾部(包括粒線體)則留在外面,所以我們只會遺傳到母親的粒線體DNA。所以,因為粒線體分裂的特殊方式,有些母親並不知道自己帶有突變的粒線體基因,因為她本身並沒有出現症狀。而又因為粒線體分配到子細胞的機率是隨機的,所以一位母親可能帶有危險基因但毫無發病癥兆,而她如果同時育有多個孩子,遺傳到缺陷基因的機率也是隨機的,可謂隨機殺手。

卵子粒線體轉植 規避隨機罕病

但是,帶有異常粒線體基因的女性如果想要生小孩,該怎麼辦?

2015 年,英國就已通過法案允許採用「粒線體轉移」的人工生殖技術,利用細胞核轉植的技術,排除母體原先粒腺體內的缺陷讓,讓擁有不正常受精卵的婦女可以生出正常小孩。

這項技術是於卵子受精隔日的原核期受精卵進行原核轉植,並將捐卵者取得的受精卵中的原核移除,而將粒線體基因不正常的婦女受精卵的原核移入正常的細胞質內,再將分裂成功的受精卵植回接受者的子宮,後續則為一般的懷孕過程。這可以避免婦女基因缺陷而產生有殘缺的寶寶,使得寶寶具有媽媽的基因,但又不會遺傳到危險的粒線體突變基因。

來自衛道人士提出爭議點也在此,因為以這種方式誕生的寶寶將同時具有三人的 DNA,批評者認為這種生養後代的方式,打破了「一父一母」的自然鐵律。

不過其實,細胞核中有兩萬個基因,而來自捐卵者粒線體內的 DNA 非常少,只有 37 個基因,占整個基因體的 0.1%。主要99.9%的DNA還是來自於原生父母,僅有0.1%才是捐贈者。但因為此一療法才剛上路,所以第三人基因是否會對孩童造成影響,仍無定論,是科學家希望繼續探討的問題。

這項技術目前國內法令尚未許可,不過也許未來就會造福許多婦女,廣泛成為改變許多人生命一種療法。

參考文獻

  1. Tachibana M, Sparman M, Sritanaudomchai H, et al. Mitochondrial gene replacement in primate offspring and embryonicstem cells. Nature 2009;461:367-72.
  2. Craven L, Tuppen HA, Greggains GD, et al. Pronuclear transfer in human embryos to prevent transmission of mitochondrialDNA disease. Nature 2010;465:82-5.
  3. 2015/1/29. Nearly 2,500 women could benefit from mitochondrial donation in UK. Science Daily.

生醫編輯 江盛之

作者

生醫編輯 江盛之

擅長觀察生技及醫療時事,並關心國際間最新醫療科技動態與發展,運用淺顯易懂的說明方式,讓讀者快速閱讀並理解。

Up Next

相關的 文章

討論關於這個 post