撰文/记者 丁林
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新媒体编辑/王姗
英国人类受精与胚胎学管理局（HFEA）证实，英国首批体内含有三人DNA信息的“三亲婴儿”已经诞生。这是在监管环境中、线粒体捐赠治疗（MDT）背景下于英国出生的首批三亲婴儿，婴儿数量少于5名。HFEA没有提供有关该技术或婴儿的更具体信息。
（图片来源：《新科学家》）
三亲婴儿是如何诞生的？他们和普通的宝宝有何不同？线粒体捐赠治疗技术在过去经历了怎样的发展过程？
线粒体是细胞的“生命之源”
从基因上讲，三亲婴儿会有一个父亲和两个母亲，但是其中一位“母亲”和孩子的遗传联系较少。这些孩子体内绝大部分的DNA（超过99.8%）来自他们的父母，但还有大约0.1%的遗传物质来自线粒体捐赠女性。
2015年，英国成为首个立法生效批准线粒体捐赠治疗的国家。此后，英国纽卡斯尔生育中心于2017年获得第一个有争议的治疗许可，并开创了MDT的相关研究。
▲英国不是借助MDT诞生第一个三亲婴儿的国家。2016年，美国华人医生张进为一名携带线粒体突变的约旦女性实施了相关治疗，世界上首例三亲婴儿在墨西哥诞生（图片来源：Nature）
线粒体被称为细胞的“生命源泉”，也是卵子质量的标志。线粒体功能异常会影响整个细胞的正常功能，从而导致病变。许多研究表明：帕金森病、阿尔茨海默氏症、糖尿病、肿瘤等疾病及衰老均与线粒体功能异常有关。由于线粒体的多功能性，了解线粒体功能障碍导致特异病变的机制仍面对着巨大的挑战。
▲线粒体结构与其在细胞内的分布
与其他的细胞器不同，线粒体自身包含遗传信息——它是人体细胞内除细胞核外唯一含有DNA的细胞器，而线粒体疾病也往往是由于线粒体DNA（mtDNA）的突变造成的，这些突变影响了线粒体的功能。此外，线粒体DNA为“母系遗传”——无论是男是女，你细胞内的线粒体DNA全部来自你的母亲。这是因为人类受精卵中的线粒体均来自卵细胞。在精卵结合时，精子的线粒体DNA会被降解掉。所以，母亲的线粒体如果存在缺陷，100%会被孩子继承。如果这种遗传缺陷十分严重，只能通过“三亲婴儿”技术解决问题。
▲即便是健康的母亲也会产生大量线粒体缺陷的卵子
中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员鲍时来表示，卵细胞的遗传物质主要存在于细胞核内。细胞核是遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞遗传性和代谢活动的控制中心。只有少量的遗传信息存在于线粒体中，所以留下母亲的细胞核，利用包含捐献者健康线粒体的卵泡浆部分，就是要在不改变主要遗传物质的基础上获取少量捐献者的健康基因。同时，由于线粒体中携带的基因非常少，所以“线粒体捐赠”不会影响到孩子的许多重要特征，比如头发的颜色、身高和相貌等。
▲虽然线粒体本身携带的基因只有37个，但其实大量的细胞核基因也参与维持了线粒体的正常工作（来源：Nature）
“线粒体捐赠”的两种方式
目前，“线粒体捐赠”有两种实现方式：一种是纺锤体核移植技术；另一种为2015年在英国获批的“原核移植”技术。
▲简单来说，“原核”和“纺锤体”分别代表卵细胞受精前后的特定时期（来源：Nature Reviews）
“纺锤体核移植”技术，就是将不健康母亲的卵细胞核移植到捐献者的去核卵细胞中，以利用捐献者卵细胞中健康的线粒体。这听起来是不是有点像基因编辑技术呢？你可想错了，基因编辑技术目前还不能应用于临床，所以生殖医学家们找到了“纺锤体核移植技术”这样一种“交换”方式来解决人类遗传缺陷问题，达到换取供体健康线粒体的目的，以克服线粒体疾病，可以通俗地理解为“新瓶装旧酒”。
“换新的线粒体”并不是真的将供体的线粒体拿出来，然后放到受体的身体中去。复旦大学生命科学学院遗传学研究所教授李瑶表示，从卵母细胞分裂到卵细胞的过程中会激增越来越多的细胞为卵细胞受精做准备，所以母体中的线粒体不可能由新进入的线粒体全部替换。
江苏省人民医院生殖中心副研究员曾桥博士详细解释了这种“替换”的过程：健康女性捐一颗健康的卵子，并将卵子核与卵泡浆分离、舍弃卵子核；再将患者的卵子核与卵泡浆分离，舍弃卵泡浆（其中含有异常的线粒体）；然后，将女性患者的卵子核和健康捐献者的卵泡浆（含有健康的线粒体）结合成一个健康卵子，与患者丈夫的精子形成受精卵；孕育出健康胚胎移植到患者体内，如此就完成了一次健康线粒体的交换。
▲“纺锤体核移植”的流程示意图（来源：Cell Press）
从遗传学技术角度来看，这个孩子拥有一个父亲和两个母亲的基因：爸爸提供一半细胞核DNA、妈妈提供另一半细胞核DNA，另一个妈妈提供线粒体DNA。纺锤体核移植技术与原核移植技术的区别在于，纺锤体核移植操作在卵子受精之前，先“交换”了卵细胞核之后再让受体妈妈的卵子与爸爸的精子结合。而原核移植是让爸爸的精子同时和受体、供体的两枚卵细胞先结合，再“交换”卵细胞核。正由于原核移植“三父母”技术是先让卵子受精再进行细胞核移植，因此它在很多认为受精卵有生命的国家或地区面临伦理争议。
▲“原核移植”技术流程示意图（来源：Cell Press）
李瑶说，卵母细胞要经过两次减数分裂“变成”卵细胞，在这个分裂的时候细胞核中的遗传物质会以纺锤体的形式存在，让遗传物质一分为二。技术上说，“三父母”的确可以帮助患者解决线粒体缺陷问题，相当于一种细胞的嫁接融合技术。
“三亲婴儿”技术在伦理争议中曲折发展
根据英国广播公司（BBC）发布的数据显示，英国每6500名儿童中，就有一人生来患有线粒体基因病，出现肌肉萎缩、心脏病、共济失调等症状；而英国每200名儿童就有一个患有某种形式的线粒体疾病，不过由于症状不明显，所以没有记录在案。还有一部分婴儿会因为线粒体基因病而早早夭折。美国辛辛那提儿童医院线粒体疾病中心主任黄涛生接受媒体采访时则指出，线粒体疾病通常是非常严重的疾病，但到目前为止线粒体疾病的治疗方法很有限，而细胞核移植技术为解决这一问题带来一线曙光。
▲然而，对于已经出生的患病孩子，“线粒体捐赠”技术也爱莫能助（来源：STAT news）
“线粒体捐赠”是一项新兴技术，英国在2005年批准纽卡斯尔大学开展“两个母亲”的人类胚胎实验，用于线粒体疾病的研究。但争议的声音从此越来越大。早在20世纪90年代，丹麦胚胎学家雅克•科恩尝试多种方式来治愈不孕不育患者，但是都没能成功，她怀疑病人不能怀孕的原因是患者的细胞质出了问题导致受精不成功，即便是成功了也可能发育不成健康的胚胎。于是科恩决定尝试“细胞质移植”的方法——将少量健康捐献者的细胞质注射到患者的生殖细胞中，并用此方法治疗了30名不孕女性，其中17人仍然不孕，1人流产，其余的12名女性一共成功生下了15个健康的孩子。2001年，科恩发表论文称这15个孩子中有2人拥有混合线粒体DNA，这一发现随即引起轩然大波，在学术界为之振动的同时也引起了“公愤”。最终美国国会众议院规定：所有的体细胞核移植实验都必须禁止。2013年3月，英国人类生殖及胚胎技术管理局（HFEA）向当局提交“是否允许‘三亲婴儿’的公众咨询报告，作为相关决策和立法的依据之一。尽管还有部分人对这项技术表示担忧，但大部分民众对这项技术表示支持，希望能用这项技术帮助有基因缺陷的家庭成功孕育出健康的下一代。
2015年2月3日，英国议会下院投票通过一项历史性的法案，同意以医学方法创造携带三人DNA的婴儿。在投票中，382名议员投票支持，128人反对。这是个看起来不错的结果，但依旧批评不断，即便舆论的风声有放松的迹象，但一些科学家还是不会公开实施“三亲婴儿”技术，毕竟将自己对这项技术的应用公诸于世的确需要科学家有很大的勇气。
英国不是借助MDT诞生第一个三亲婴儿的国家。2016年，来自美国纽约新希望生殖中心的华人医学博士张进和他的团队在墨西哥为一名携带线粒体突变的女性实施了相关治疗，世界上首例基于核移植的三亲婴儿由此诞生。
“再过10年到20年，大家就会对‘三父母’婴儿习以为常，”张进在接受媒体采访时说。
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