線粒體，不僅僅是身體的「能量工廠」
我們都知道線粒體的重要作用：為身體供能。但你知道嗎，線粒體中也有DNA，而且極易發生變異，並導致肌陣攣性癲癇等多種嚴重疾病。除此之外，癌症、阿爾茨海默症甚至是自閉症都和線粒體脫不開干係。
被忽視的線粒體
我們常常將線粒體比作是細胞的能量工廠：這種小小的細胞器會把我們吃的食物和我們吸入的空氣轉化成能量，從而驅動DNA複製或蛋白質合成等一系列至關重要的生命過程。雖然單個細胞內的線粒體對機體的影響是很小的——這也正是細胞核在研究領域受寵而線粒體被忽視的原因，但是如果從更加廣義的角度來看，整個機體正是靠著線粒體產生能量的積聚才得以運轉的。
美國費城兒童醫院研究所的Doug Wallace在過去的15年間一直致力於研究線粒體及線粒體所攜帶的少量遺傳物質，所以他比任何人都明白線粒體的重要性。他表示，線粒體生產了超過90%的細胞能量，而能產生如此巨大能量的細胞器註定是不平凡的。不過，醫學方面的研究領域對線粒體一直不夠重視。我們都知道，臨床中的亞專科是以解剖學為基礎來劃分的——我們有神經科醫生、眼科醫生、心血管病醫生、牙科醫生等等——但是如果線粒體出了問題，是不能夠被歸到任何一類裡面去的，因為不同的器官對線粒體供能的依賴程度是不同的，所以不同細胞中的線粒體缺陷往往會導致不同的癥狀。
研究視角正在轉變
但是這種情況正在慢慢改變，研究人員們對線粒體疾病的研究也越來越深入。這種變化意味著研究視角的轉換——從特定的器官角度轉換為整體的能量角度。比如說，如果一個人長期頭痛，那麼他往往會去看神經科醫生；但其實，頭痛還有可能是機體能量不足導致的，而大腦本身沒有病變。另外，在過去，科學家們習慣於在細胞核的遺傳物質中尋找疾病的根源和解決方案；但現在，有研究人員認為，線粒體所攜帶的遺傳物質也和疾病有關。所以，從線粒體入手，能給困擾人們的很多問題帶來新的理解，甚至給很多難以攻克的疾病提供了新的治療線索。
一個細胞中的大部分DNA都位於細胞核中，且核DNA上的每一種基因都一式兩份，一份來自於父親，一份來自於母親；另外少部分的DNA則來自於線粒體——不僅從量上來看要少得多，而且主要遺傳自母親(父本線粒體DNA僅在極偶然的情況下才傳遞給子代)。但不要小看線粒體上的幾十個基因，新研究發現，即使是健康的母親，其線粒體DNA上也可能存在突變，並生出患有線粒體疾病的寶寶。英國劍橋大學的研究人員在對12個人類胚胎中正在發育的卵細胞進行分析後表示，這些細胞中也存在少量的線粒體DNA突變。當這種突變逐代積累併到達一定程度時，就會導致以往沒有線粒體疾病家族史的家庭中，毫無預兆地出現線粒體疾病患者。
癌症和衰老，原來都和線粒體有關
其實，線粒體異常與很多常見疾病都有關。早在1988年時，研究人員就發現了首個線粒體遺傳性疾病——Leber遺傳性視神經病變。到了21世紀初時，人們已經發現上百種線粒體遺傳病了，其中很多種疾病的臨床癥狀都表現為癲癇、呼吸道問題和智力障礙，這些癥狀都是由線粒體遺傳缺陷所致的線粒體功能不足導致的。短短十幾年後的今天，科學家們已經在線粒體DNA中發現上百種突變了，甚至癌症和線粒體異常也脫不開干係。紐約史隆凱特林癌症研究中心的一項研究發現，在很多類型的癌症中，腫瘤細胞中線粒體DNA的拷貝數要比正常組織細胞中的少，而線粒體DNA的拷貝數則與導致細胞癌變的基因突變是否發生有關。
另外，線粒體還和衰老有關。為了能夠更好地適應周圍環境的變化，每個人線粒體中的DNA序列都會隨著時間的推移而發生細微的變化。但隨著機體的逐漸衰老，線粒體DNA的變異將越來越多，而線粒體供能的能力也逐漸受到侵蝕，這也是上了年紀的人常常抱怨自己精力沒那麼充沛了的原因之一。更重要的是，線粒體供能不足將導致機體的細胞和器官將無法維持正常運轉狀態，從而導致阿爾茨海默症和帕金森氏病等年齡相關性疾病——因為大腦所需的能量約為人體中總能量的20%，所以任何一次大量的能量輸出都會影響到大腦。
阻止線粒體遺傳病——線粒體DNA替代療法
目前為止，線粒體疾病還是無葯可醫的，醫生只能通過輔助性手段來緩解患者的癥狀，並儘可能延長患者的生命。不過，研究者們正嘗試著改變這一現狀。從理論上來講，個體只帶有一種類型的線粒體DNA，體細胞中所有的線粒體DNA序列都是相通的。但是對於患者來說來說，同一個體中的不同組織，甚至是同一組織中的不同細胞中都會存在不同的線粒體DNA，這就是線粒體DNA的異質性。由於線粒體DNA的異質性，正在備孕的患病女性是沒有辦法通過常規的措施來規避風險的。因此，線粒體替代療法應運而生。
線粒體替代療法是一種新興的、用於預防線粒體遺傳病的技術，其做法就是把想要懷孕的患病女性卵細胞核中的DNA移植到健康捐贈者的去核卵細胞中，再利用體外受精的方法使精子和經過「優化」的卵細胞相結合形成受精卵。雖然有人因該技術可能產生的倫理問題而提出質疑，但相比於核DNA，線粒體DNA的貢獻似乎並不那麼重要，所以仍舊獲得了很多人的支持。
2015年時，英國下議院以壓倒性多數通過了線粒體DNA替代療法技術合法化這一決議，允許該國研究人員繼續開展該療法，從而幫助預防某些類型遺傳疾病的發生。就在今年的1月份，英國紐卡爾斯生殖研究中心的醫生們終於獲得許可，首次嘗試利用該技術幫助攜帶可導致嚴重的線粒體遺傳病——肌陣攣性癲癇伴肌肉破碎紅纖維綜合征(MERFF)——變異的女性，幫助她們孕育健康的寶寶。有研究人員表示，他們將對出生後的孩子進行長期的觀察，這樣才能更好地對該技術進行改進。那麼結果如何，讓我們拭目以待吧！
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