一个娃娃三个父母

线粒体替代疗法

1996年8月，在美国新泽西州圣巴尔纳伯医学中心，39岁的莫林·奥特（Maureen Ott）怀孕了。为了要个孩子，奥特花了差不多7年时间做试管婴儿。因为不想放弃，她最后申请参加了一个医学试验，医生提取她的卵子，向其中注射了她丈夫的精子和一小部分来自另一个女人卵子的细胞质。这个胚胎被移植到她的子宫，奥特成为第一个因为这种医学程序而成功受孕的女性。有人说这是了不起的医学进步，有人说这是人类灭绝的开始。

进入奥特卵子的细胞质包含线粒体，线粒体是一种圆形的细胞器，能够像电池一样为我们的细胞发电。线粒体拥有自己的DNA，这意味着奥特的孩子可能会拥有三个人的遗传物质：来自父亲的DNA和母亲卵子的细胞核DNA，以及另一个健康女性的线粒体DNA。这种辅助生殖技术常常被称作三人体外受精技术，线粒体DNA的37个基因会通过卵子进入到后代的每一个细胞。如果奥特有一个女儿，注射到奥特卵子的来自捐赠者的线粒体会进入她女儿的卵子，可能会传给女儿的孩子。

奥特是个天主教徒，她说：“作为一个人生卷进科学的人，我这样看：上帝派医生来帮助我们，帮我们解决诸如不孕之类的事情。如果我做了一些事，我只想要一个金发女孩，我会觉得这不道德，但是我尝试的是可以让我怀孕的医疗程序，我不认为这不道德。”目前人们知道，线粒体DNA只掌管基本的细胞功能，奥特明白只有她和她丈夫的细胞核DNA才会决定孩子的特征，包括体重、眼睛颜色、智力等等。1997年5月，她产下一名健康的女婴。

两个月之后，她的医生雅客·科恩（Jacques Cohen）在医学杂志《柳叶刀》上发表了她的案例。很快，至少7家美国诊所也做了同样的注射。因为注射入奥特卵子的来自捐赠者的线粒体很少，不清楚第三者的DNA在她女儿细胞中到底存在多少。奥特说医生曾经测试过，没有发现任何来自第三者的线粒体，但是医生在另外两个以同样方式出生的孩子体内发现了。

( 线粒体电脑效果图 )

当时至少有30名女性通过此种方式怀孕。至于来自第三者的细胞质究竟在受孕中起到什么作用，目前还不清楚；对新生儿健康有什么影响目前也不得而知，并不是所有这样出生的孩子都被研究人员追踪，他们现在已经是青少年了，行踪和健康并不为人所知。有记录的是，当初有一名线粒体混杂的婴儿被诊断出患有自闭症，还有两个胎儿确诊患有特纳综合症，这通常是一个罕见的染色体异常，其中一人流产，另外一个人工终止妊娠。

媒体把新诞生的婴儿称作“三亲婴儿”，这迫使相关机构采取了一些行动。2001年，美国食品和药品监督管理局（FDA）通知试管婴儿机构，但凡使用包含线粒体DNA的第三个人的细胞质，就需要提交审查，在没有获得特别许可的情况下，他们不能再从事此类试验。

( 美国生殖生物学家米塔利波夫通过线粒体替代疗法获得的雄性恒河猴双胞胎 )

如今，数十年过去了，两个来自美国的研究小组和一个来自英国的研究小组相信他们有足够的数据来展开基于线粒体转移的新的临床试验。研究人员打算给一个卵细胞的细胞核DNA和另一个卵细胞的所有线粒体配对，目标是希望阻止线粒体突变造成的各种疾病。这种新技术被称为“线粒体替代疗法”，比细胞质注射更先进。其中一种做法是将母亲的细胞核移入已经抽出核物质的捐赠者的卵细胞，然后用来自父亲的精子让卵细胞受精；另一种做法是先让母亲的卵细胞受精，然后将细胞中的核物质移入已经抽出细胞核的捐赠者的卵细胞中。

2009年，美国俄勒冈卫生科技大学的生殖生物学家舒克拉特·米塔利波夫（Shoukhrat Mitalipov）已经通过此技术获得了一对健康、活泼的雄性恒河猴双胞胎，现在它们已经5岁了，身体状况依然很好。米塔利波夫被称为“线粒体狂人”，他说自己眼里只有线粒体，他打算等猴子成年后对其进行生殖试验。除了猴子之外，研究人员还用体外培养的小鼠和人的卵子细胞进行了试验，他们认为，现在是开展人体试验的时候了。

在英国，根据《1990人类受精和胚胎法案》，这种试验是违法的，国家法律禁止改变种系，但是议会今年晚一些时间会进行是否允许线粒体替代试验进行的投票。如果最终立法通过，英国会成为世界上第一个允许对受精卵进行遗传改造的国家。这是一个历史性的转折，人类将拥有可怕的未来还是进步的未来，取决于你怎么看。今年2月，美国FDA也召开会议，研究允许临床试验的可能性。FDA收到了数百封来自公众的反对邮件，邮件说：“这太奇怪了。”“如果同意，你们是在追随希特勒的脚步。”

而那些竭力要求实施线粒体替代疗法的科学家不断指出，有些担心毫无根据。这并不是允许人们设计婴儿以符合他们理想中的特征，事实上，它和老式的繁殖具有同样的风险和不确定性。很难讲争议是关于技术还是DNA的神圣不可侵犯性，我们是否因为害怕跨越种系而制止一个能够改变人类生存的技术？

俄罗斯轮盘赌

大约20亿年前，单细胞生物是地球上唯一的居民。线粒体是一个独立存在于大自然中，能够自主生活的细菌，直到后来它找到进入另一个细胞的方式，于是两个细胞融合在一起，构成复杂的生命形式。所以，每一个线粒体都有属于它们自己的基因组，不过这些线粒体已经不再独立生活，很多与独立生活相关的基因慢慢丢失，现在只剩下了37个基因。线粒体帮助这个细胞利用氧气把食物转化为能量，氧气在当时是一种大量在空气中出现的新的气体，对大部分原始生命来说是有毒的。于是线粒体成为细胞的能量工厂，当我们停止呼吸，我们的线粒体就停止工作，我们的细胞也停止工作，于是我们死亡。

线粒体DNA并不遵循传统的遗传法则。我们知道，细胞核基因组含有两条分别来自父亲和母亲的染色体，可是线粒体基因组则完全来自母亲的卵细胞，因此线粒体是从母系遗传角度研究人类进化的重要工具，就像Y染色体是研究父系遗传的工具。研究人员追踪了世界上很多人的线粒体DNA，追溯到一个假设的线粒体夏娃，这是一位生活在20万年前的非洲女性，是人类的共同祖先。随着时间的推移，当夏娃的女性后代迁移到欧洲和更远的地方，她的线粒体DNA通过不引起疾病的方式突变。

事实上，线粒体突变似乎是在某些特定环境下获得了代谢优势：比如，居住在两极的人们经过自然选择，最终拥有的线粒体DNA类型比生活在热带的人多，生活在高海拔地区的人拥有的线粒体DNA类型比低海拔地区的人多。线粒体DNA的类型也与疾病有关，比如癌症，或者个人特征如肥胖、运动能力和寿命等等，尽管这并非明显的因素。一些研究表明，线粒体能发出和接收来自细胞核的信号，从而影响基因表达，对线粒体进行干扰能够中断通讯，增加人类基因库的线粒体问题。还有研究人员称，如果供体和受体的卵子具有相同的线粒体DNA类型，交换线粒体相当于血型匹配的输血。

上世纪60年代人们才发现线粒体，1988年两个研究小组揭示了线粒体DNA突变能够致病。随后的研究确定了上百种线粒体疾病，主要涉及到受损的能源生产细胞，会影响体内任何系统，导致耳聋、失明、肌无力、认知障碍、心脏病、肺和肾功能衰竭、糖尿病、死亡等等。约4000人中就有一个被诊断出患有线粒体疾病，但是由于症状如此不同，医生认为更多的情况下会被误诊。最近的一项研究表明，每200个人中就有一个人拥有天生的线粒体突变，这可能会让他生病。

基于一些目前还不太清楚的原因，线粒体基因组的稳定性要比核基因组差很多，线粒体基因组DNA发生随机突变的速率比核基因组大约快1000倍。一个女性的卵子拥有成百上千的线粒体DNA，随机分布到发育中的体细胞。每个细胞包含多个拷贝的线粒体DNA，其中突变的比例，出现在身体的什么部位，会决定出现什么症状。

遗传疾病的表达是多样的，经常违反人们已知的遗传学。在实际情况中，这意味着一个携带线粒体DNA突变的女性，即便她只有轻微的听力受损，也可能会生出一个失明或癫痫的孩子。一些遗传学家使用“俄罗斯轮盘赌”这样的比喻来描述女性卵子里的线粒体DNA突变，以及她得到一个有健康问题的孩子的概率：要么脑袋开花，要么虚惊一场。

这个领域的研究者，很大程度上是因为见多了各种线粒体疾病才坚定了自己的决心。据《自然》杂志报道，英国该技术的开创者道格拉斯·特恩布尔（Douglass Turnbull）医生很大一部分时间都在接诊患有可怕疾病的患者，这有时候会让他感到无助。

一位名叫莎伦·伯纳迪（Sharon Bernardi）的病人让特恩布尔感到了前所未有的沮丧。莎伦已经失去了3个孩子，这些婴儿都是在出生之后就夭折的。他们出生之后，血液里很快就会产生出大量的酸，导致酸中毒。第四个孩子爱德华的健康成长让她倍感欣慰：“爱德华不断带给我们惊喜，从最开始能坐起来，能爬，直到14个月时开口说话，带给我们很多的欢乐。”爱德华大约2岁的时候从楼梯上摔了下来，然后就出现了癫痫发作的情况。1994年4岁的爱德华被确诊为利氏病，这是一种累及中枢神经系统的疾病，因为遗传了DNA发生突变的线粒体而患病。医生告诉莎伦，爱德华可能最多能活到15岁。在爱德华之后，莎伦又失去了3个孩子，她的家族一共像这样失去了11个孩子。

特恩布尔至今还记得自己当时绝望地说：“不论我们做什么，都帮不了他们。”这种绝望也促使他决定开发线粒体替代技术，从而阻止更多类似于利氏病这样的先天性疾病患儿出生。

2011年3月，21岁的爱德华死于利氏病，尽管如此，他的情况还是比医生预计的要好。莎伦一直在尽力为他提供一个正常的生活，让他上学，和同学去郊游、恋爱等等。莎伦拒绝用吸管给爱德华喂食，直到他20岁时无法正常吃东西为止。爱德华每况愈下，痉挛、手臂僵硬、无法运动，最后只能坐在轮椅上。莎伦说，除了最后10周，爱德华的生活状况都还不错。她说：“这种技术对我已经帮不上什么忙了，但是能够帮助像爱德华那样的孩子。”

科学版“大白鲨”

两年前，英国政府召开相关研讨会，他们随机挑选了一些公民学习了线粒体替换技术，然后让其讨论其中的哲学问题。大部分参与者最后的态度是，如果能证实其安全性，他们表示“广泛支持”。今年2月，美国FDA也召开了一次开放性会议，目的是告知未来潜在的监管评审和行动。两位致力于新技术的科学家展示了他们的工作，说服公众而非FDA临床试验合乎科学以及合乎伦理。

《纽约时报》记者记录了会议当时的情景，持不同观念的专家议论纷纷。比如：“如果我们批准了一种改变种系的情况，就会变得很难阻止修改核基因组。”“这些操作的目的不是治疗有病的人，我们讨论的是对未来孩子和未来的后代进行的激进试验。”“把细胞核移入一个掏空的卵子是转移了2万个核基因，并非37个线粒体基因。如果遗传上设计一种加入一个基因的西红柿，它被称为转基因西红柿。那么，这个新的个体是一个转基因人。”“允许制造来自3个或者更多父母的遗传物质的人，将会打开一扇改变人种的大门，制造《变种异煞》中那样的人类，瓦解人类的个性和共性。”

“面临这么多危机，我们可能会犯很多错误，你需要有一个压倒性的理由来进入这个领域。”塔夫斯大学公共卫生及社会医学副教授希尔登·克日姆斯基（Sheldon Krimsky）说。他认为，冒着种系交叉的风险来得到一个孩子并非足够的动机。而费城儿童医院的线粒体专家玛尼·福尔克（Marni Falk）则认为：“繁殖有巨大的驱动力，对于有线粒体疾病的人来说这不公平。”美国康奈尔大学医学院附属纽约长老会医院的线粒体专家道雄平野说，很多不是育龄期女性的病人对这个技术也非常感兴趣，这为他们提供了希望，自己的后代或许能够避免这些疾病。

除非人类尝试一种新的医疗程序，否则就很难知道它到底有什么影响。在普通的药物试验中，剂量可以按比例缓慢增加，如果出现严重的副作用试验可以停止。而线粒体替代技术将把第三者的线粒体DNA永久保留在后代的每一个细胞中，所有无法预见的风险将会被这个未来的个体承担。理论上，危害可能会在这些孩子人生的任何一个阶段出现，这使得权衡潜在的利弊风险困难重重。

已经有科学家提出了切实的安全性问题。德国图宾根大学的进化生物学家克劳斯·莱恩哈特（Klaus Reinhardt）担心核基因组与线粒体基因组不兼容。核基因与线粒体基因都是保证线粒体正常行使功能必不可少的要素，莱恩哈特认为二者之间存在共同进化的关系。多项研究也已经发现，小鼠、果蝇以及其他生物的线粒体置换试验会导致呼吸、认知、生育等方面的问题，比如线粒体置换的小鼠在走迷宫试验中表现更差。莱恩哈特表达了他的担忧，认为目前还没有足够的安全性数据表明该技术可以进行人体临床试验。随后，米塔利波夫等科学家提出了反对意见，他们认为这种试验选择的交配动物其实绝大部分都是近亲繁殖的，所以会出现很多问题，但是人类却不存在这种情况。

米塔利波夫还提出理论，我们越老，细胞中的线粒体产生能量的效率越低，如果把大龄不孕女性卵子中的线粒体替换掉可能会让卵子恢复活力。而反对者认为这样的理论是没有根据的，担心他会给想要孩子的大龄女性以虚假的希望。

还有一些人担心尚未正式上路的技术被用来设计婴儿，比如更聪明的孩子，拥有更让父母满意特征的孩子。2009年，美国国家公共电台的记者理查德·哈里斯（Richard Harris）进一步推动了这样的想法，他说：“这可能会打开用人们认为的优秀品质，通过遗传工程改变人类血统的大门，这就是所谓的优生，令很多人反感。”但是从生理上来说，线粒体替换技术并不能保证婴儿的任何特征，也不能像细菌DNA插入玉米基因中，从而制造出抗虫的作物那样修改或者设计基因。那么，我们究竟害怕的是什么？

这让人想起1975年的美国加州阿西洛玛会议，会议讨论了体外重组DNA研究中的潜在危险。那是研究人员第一次试图改变DNA，更特别的是，还要把不同生物体的DNA重组在一起来建造一个新的生命形式。致力于生物伦理学的非盈利机构哈斯汀中心（Hastings Center）的联合创始人威拉德·盖林（Willard Gaylin）于1977年在《新英格兰医学期刊》上撰文：“阿西洛玛变成一个科学版的‘大白鲨’，公众感到又刺激又害怕。”最终，研究人员进行了DNA重组，新技术给人类带来了很多益处，对生物学和医学产生巨大影响，同时并没有像人们当初担心的那样，出现致癌的超级细菌。

更为严谨的科学家希望看看使用这种技术产下的好几代试验猴的健康状况如何，他们同时也希望对人卵细胞试验进行更多安全方面的研究。对此，米塔利波夫非常失望。他说：“我可不想再回去做十几二十年试验，虽然我们能这么做，但是在这十几二十年间，每年都会有成千上万的患儿出生，给他们自己，以及他们的家庭带来无尽的痛苦。”如果英国率先得到批准，他将把试验室搬到英国，尽快用这项技术帮助无数有需要的家庭。 dna提取父母dna科学一个科普线粒体dna线粒体卵子线粒体夏娃卵细胞三个娃娃