我們的細胞含有線粒體，其為我們的細胞運作提供能量。這些線粒體中的每一個都含有少量的線粒體DNA。然而線粒體DNA只佔整個人類基因組的0.1%且完全由母親傳給孩子。這也意味著我們的線粒體DNA的缺陷會影響線粒體的運作並導致線粒體疾病的發生。

據悉，這些嚴重的、往往是致命的疾病會影響到約每5000人中的1人。這些疾病是不治之症，基本無法治愈。

據了解，每個細胞中通常含有約1000個線粒體DNA副本，其中受損或變異的百分比將決定一個人是否會患上線粒體疾病。通常情況下，一個細胞中60%以上的線粒體需要出現問題疾病才會出現，一個人的線粒體缺陷越多他們的疾病就越嚴重。如果可以減少有缺陷的DNA的百分比，那麼該疾病就有可能被治療。

一個含有健康和有缺陷的線粒體DNA混合的細胞被描述為“異質體”。如果一個細胞不包含健康的線粒體DNA，那麼它就是“同質體”。

2018年，劍橋大學MRC線粒體生物學組的一個團隊在小鼠身上應用了一種實驗性的基因治療方法並能成功地瞄準並消除異質細胞中受損的線粒體DNA從而使具有健康DNA的線粒體取而代之。

“我們早期的方法非常有前途，是第一次有人能夠在活體動物中改變線粒體DNA，”Michal Minczuk博士解釋道，“但它只在有足夠的健康線粒體DNA來複製自己並取代被移除的錯誤線粒體的細胞中起作用。它不會在整個線粒體有錯誤DNA的細胞中起作用。”

在最近發表在《Nature Communications》上的文章中，Minczuk博士及其同事使用了一種被稱為線粒體鹼基編輯器的生物工具來編輯活小鼠的線粒體DNA。該治療方法使用一種改良的病毒進入小鼠的血液中，然後被其細胞吸收。該工具會去尋找一個獨特的鹼基對序列–構成DNA的A、C、G和T分子的組合。原則上，這將使該工具能夠糾正某些導致線粒體功能障礙的“拼寫錯誤”。

目前沒有合適的線粒體DNA疾病的小鼠模型，因此研究人員使用健康小鼠來測試線粒體鹼基編輯。然而這表明在活體動物中編輯線粒體DNA基因是可能的。

Minczuk博士實驗室的博士後研究員、該研究的論文第一作者Pedro Silva-Pinheiro指出：“這是第一次有人能在活體動物中改變線粒體的DNA鹼基對。這表明，原則上，我們可以進入並糾正有缺陷的線粒體DNA中的拼寫錯誤，並產生健康的線粒體從而使細胞能夠正常運作。”

在英國開創的一種被稱為線粒體替代療法的方法–有時被稱為“三人IVF”–允許用來自健康捐贈者的線粒體替換母親的缺陷線粒體。然而這種技術非常複雜，即使是標準的試管嬰兒，也只有不到1/3的周期是成功的。

Minczuk博士補充稱：“顯然，在我們的工作能夠帶來對線粒體疾病的治療之還有很長的路要走。但它表明，未來有可能出現一種治療方法來消除線粒體替代療法的複雜性並將使有缺陷的線粒體在兒童和成人中得到修復。”