▎药明康德内容团队编辑
2016年，当世界上第一个“三亲”婴儿出生时，引发了全球的关注。从遗传学上看，这名婴儿拥有三个父母——除了从父母那里继承了包裹在染色体中的大部分基因组信息，他的线粒体DNA源自一位匿名捐赠者。
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▲世界首例“三亲”婴儿和其“缔造者”张进博士（图片来源：参考资料[2]）
“三亲婴儿”项目的初衷是为了阻断遗传性致命疾病的代际传播。这名婴儿的母亲线粒体中携带了一种疾病的基因突变，如果采用第三方捐赠者卵细胞中的线粒体来替代母亲卵细胞中的原有线粒体，那么便可以防止婴儿继承这些病变的线粒体基因。现在这种疗法已经在包括英国、希腊、乌克兰和澳大利亚在内的多个国家获得许可。
然而“三亲”技术用来防止遗传性致命疾病的代际传播并非完全可靠。其中问题之一是DNA“逆转”现象，即母亲线粒体基因的比例随着时间的推移而增加。这种现象已经在一些借助“三亲”技术诞生的婴儿身上被观察到，有些孩子母亲的线粒体基因比例从不到1%增加到50%以上。虽然这些婴儿的父母都没有线粒体疾病基因，因此这一现象没有引发健康问题，但是这引起了科学家们的警觉。一些科学家估计，使用“三亲”技术出生的婴儿中，大约有五分之一最终会继承母亲的大量线粒体基因。这对于那些母亲携带有致病基因突变的婴儿来说，可能是灾难性的，因为这可能会导致潜在的致命性疾病。这些发现已经促使一些医疗机构重新考虑是否将这项技术用于预防线粒体疾病。
什么是“三亲婴儿”
三亲婴儿是指使用捐赠者的线粒体DNA和父母双方的细胞核DNA组成的“重组胚胎”来繁殖后代。这种方法通常被称为线粒体替代疗法（MRT）。线粒体是细胞质中的小型“能量工厂”，其中存储着线粒体DNA（mtDNA），只能由母亲传给孩子。当母亲的线粒体DNA发生致病突变时，她的所有后代都将受到影响，可能导致一系列健康问题，有时甚至会威胁到生命。
▲线粒体替代疗法原理图（图片来源：参考资料[3]）
MRT技术有两种不同的路线。一种常见的路线是，先取出两个卵子的细胞核（一个来自母亲，一个来自捐赠者），然后将母亲的细胞核放入捐赠者的卵子中，这样的卵子内含有健康的线粒体DNA。接下来，这个“重组”卵子与父亲的精子结合，产生拥有三个遗传学父母的胚胎。另一种路线是先让父母双方的生殖细胞完成受精过程，产生受精卵，然后将这枚受精卵的细胞核转移到另一个细胞核已提前被移除的受精卵上，这样的受精卵也有三个遗传学父母，并且不携带母亲的致病线粒体DNA。
MRT技术被认为可能有助于治疗某些不明原因的不孕不育病例，并提高体外受精的成功率，因为人们认为卵子细胞质中的蛋白质混合物可能会导致夫妻无法受孕。然而这一技术虽然在治疗不孕不育方面表现出潜力，但是基于体外细胞培养和动物模型的研究表明MRT可能无法完全预防线粒体疾病，如果这种情况发生在人类身上，可能会产生严重后果。
细胞间“交易”背后的隐患
当技术人员取出卵子或受精卵中的细胞核时，很难完全避免顺带一些细胞质，其中可能包括mtDNA。这些携带突变的mtDNA会随着后续操作进入孕育婴儿的胚胎中。科学家们已经设法将操作中可能顺带的mtDNA限制在胚胎总mtDNA的1%以下。一些科学家认为，操作中可能带来的那1%的mtDNA不足为虑，因为另外其他99%的mtDNA是健康的。然而事情似乎没有那么简单。研究发现，这一数字会随着时间的推移而增加，造成前文中所提到的mtDNA逆转现象。如果“坏”的线粒体DNA的比例过高，可能会导致后代患病，哪怕这些孩子是通过MRT技术诞生的。
为了验证这种情况是否会出现在人类身上，一支研究团队在25对夫妇中使用了MRT技术，他们都经历过3到11个不成功的体外受精周期。所有女性都确诊患有某种形式的不孕不育。在这25对夫妻中，每位妻子都首先接受标准的体外受精程序，以便医生收集足量的卵子。接着，这些卵子的细胞核被取出，并放入已经剔除细胞核的捐赠者卵子中。形成的“重组”卵子再与丈夫的精子结合，形成胚胎。一旦胚胎开始发育，科学家们便从中取出几个细胞来观察它们的线粒体基因状况。在所有胚胎中，绝大多数mtDNA都来自捐赠者，仅有不到1%来自不孕夫妻中的女方。
该团队使用了122个母体卵子和122个捐赠者卵子，最终成功受精产生了85个带有健康mtDNA的胚胎。在研究中，共有24个胚胎发育健康，其中的19枚被转移到子宫中继续发育，最终有7次受孕成功，并产生了6名健康的婴儿，所有的婴儿都在2019年底至2020年间出生。
自出生以来，研究团队一直在追踪这些孩子的mtDNA水平，他们发现其中有五个婴儿的母亲的mtDNA水平仍然很低，不到1%。但是最后一个孩子身上却出现了奇怪的情况……
在胚胎阶段，这个孩子的mtDNA只有不到1%来自自己的母亲，超过99%来自捐赠者。但是当他出生时，这种平衡被打破了——体内30%到60%的mtDNA来自母亲，几乎和捐赠者的mtDNA一样多。这些研究结果发表在Fertility and Sterility期刊上。
在该研究发表后，乌克兰基辅的生殖中心报告了第二例类似的病例。该中心胚胎学家Pavlo Mazur医生在2020年的一次在线会议上称，一名男婴也表现出了逆转现象。这名婴儿是在该中心MRT不孕症试点试验中出生的10名婴儿之一。他们采用了略有不同的技术路径，即首先制造受精卵，然后取出细胞核，再进行细胞质置换。
这名出生于2019年的男婴是一位接受过两次MRT治疗的妇女的第二个孩子。她的第一个孩子——一个出生于2017年的女孩，没有表现出任何逆转的现象，她体内源自母亲的mtDNA水平保持在1%以下。但是她的小弟弟却没有这么幸运——尽管由同一个团队使用了同一个女性的卵子，并且在同一个诊所进行了相同的操作流程，他的mtDNA中大约有72%来自于母亲。
Mazur医生表示，在Fertility and Sterility期刊报告mtDNA“逆转”的病例之前，他们就已经发现了这一现象，只是从未进行公开发表。
线粒体DNA逆转现象带来的疾病风险有多大？
那么线粒体DNA逆转的现象会带来什么后果，又有多少基于MRT技术而出生的婴儿将受到影响？
报告这种逆转现象的主要作者之一、牛津大学的Dagan Wells教授认为，想要预测究竟有多少婴儿可能会受到逆转现象的影响非常困难，当前的样本量太小，无法反映这种情况出现的概率。而该文章的另一作者，来自俄勒冈健康与科学大学（Oregon Health and Science University）的Shoukhrat Mitalipov博士根据目前的研究和以往在细胞及动物模型上的研究工作，判断逆转现象发生的频率约为20%，换句话说，如果MRT技术的初衷是被用来避免突变的mtDNA在代际间传递，那么借此技术出生的婴儿有五分之一的概率继承突变的mtDNA并进一步发展到致病水平。在他看来，这并不罕见。
对于没有线粒体疾病史的不孕夫妇来说，使用这项技术的风险似乎很低。但是对于那些使用MRT来预防线粒体疾病的夫妇，这一风险可能会造成有着严重健康问题的婴儿出生。根特大学（Ghent University）的一位医学伦理学家表示，重要的是要考虑如果这种技术不可用，准父母们会如何选择。如果这些夫妇无论如何都要尝试生育，那么传递致病mtDNA的风险降低80%也许是可以接受的。而一些人也许会因此考虑使用捐赠的卵子受孕，或者收养孩子，因为这个风险对他们来说无法承担。
除去人文因素的考量，一些学者认为20%的mtDNA逆转风险已经非常高危，牛津大学的一位线粒体遗传学家将其描述为“非常令人担忧”。在她看来，人体中某些低水平的突变（譬如15%）就能够引发疾病问题，因此mtDNA逆转现象的最终致病风险可能会大得多。
此外，基因表达在不同组织中的差异性也让这一问题变得更加复杂。以MRT婴儿为例，致病性mtDNA在这些孩子血液中的水平很低，但它们可能在大脑或肌肉组织中有着高水平的表达。这一现象在使用MRT技术出生的猴子中也可观察到。
更为复杂的是，这些致病性mtDNA的水平可能会随着时间的推移而变化。致病性基因突变的恶果并不会在一开始显现，这些突变在生命周期中逐渐积累，并在很久之后才出现症状。这一切都使得预测有多少借助MRT技术出生的婴儿将面临患上严重疾病的风险变得非常困难。
MRT的未来走向何方？
目前，研究者们计划继续进行试验来探明逆转现象的风险，但也有一些人提出警告，认为至少目前应该暂停使用MRT治疗线粒体疾病，相关的研究工作可以在没有线粒体病的人群（如不孕症患者）进行。
对于真正“需要”MRT疗法的那些人，比如坚定地想要和孩子之间拥有遗传联系的夫妻，专家们建议进行MRT治疗的医学机构需要更新他们提供的信息，这样人们就能知道他们在接受MRT治疗时所面临的真实风险。
任何新技术的发展都伴随着质疑和波折，对于MRT技术的发展，我们应该保持开放的心态。同时，也给予科学家们多一些信心和耐心，相信他们最终会找到针对mtDNA逆转现象的解决方案。
