我们都知道，线粒体是为细胞功能的能量工厂，除了红血细胞外，其存在于机体中的每个细胞中，当然，线粒体的主要功能是提供细胞所需要的能量-三磷酸核苷酸 (ATP)。而线粒体疾病的发生则是由于线粒体功能不完整引发的一些疾病，线粒体疾病往往是由于线粒体DNA的突变造成的，从而影响线粒体的功能。
近年来，科学家们在线粒体相关疾病的研究上取得了质的飞越，研究者们不断开发出诊断以及治疗线粒体疾病的新方法，比如最近一项刊登于American Journal of Human Genetics杂志上的研究报告中，来自英国纽卡斯尔大学的研究人员就开发出了一种新型的基因测试方法，该方法能够快速诊断线粒体疾病。
本文中，小编就盘点了近年来线粒体疾病相关的突破性进展，与各位一起学习！
【1】Nature：基因疗法治疗线粒体疾病迈出关键一步
doi：10.1038/nature14546
近日，来自美国俄勒冈健康与科学大学的研究人员在著名国际学术期刊nature在线发表了一项最新研究进展，他们在利用全新的基因和干细胞疗法治疗线粒体疾病方面迈出了关键的第一步。
在美国，每年有1000～4000名新生儿患有线粒体DNA疾病，线粒体DNA突变会引起许多严重疾病的发生，其中包括糖尿病、耳聋、眼病、胃肠道疾病、心脏病、痴呆以及其他一些神经相关疾病。但到目前为止仍没有有效的方法能够对线粒体DNA相关疾病进行有效治疗。
在该项研究中，研究人员从一些携带线粒体DNA突变的儿童和成年人身上搜集了皮肤细胞，将皮肤细胞中的细胞核与健康捐赠者提供的卵细胞细胞质进行匹配，利用这种技术，研究人员获得了含有正常线粒体的胚胎干细胞。
【2】PNAS：高脂饮食或可减缓人类线粒体代谢疾病
doi：10.1073/pnas.1509930112
近日，刊登在国际杂志PNAS上的一篇研究论文中，来自索尔克研究所的研究人员通过研究揭示了一种长寿激素如何帮助出生时线粒体发生多种突变的小鼠在其年轻时候维持机体代谢的自我平衡，相关研究或为开发治疗人类线粒体及代谢疾病相关的新型疗法提供帮助。
研究者Ronald Evans教授指出，本文研究或可帮助我们理解饮食、健康及机体老化之间的关系，同时也为我们分析这三者之间的关联来开发治疗人类代谢疾病的疗法提供思路；这种名为FGF21的促进长寿的内分泌激素在小鼠机体中处于高度活性状态，即便小鼠表现出了加速衰老的迹象。
FGF21被认为是一种抗衰老基因，该基因可以通过锻炼或禁食被开启表达，同时研究者推测其或许会延长机体寿命；然而尽管小鼠机体中含有高水平的FGF21，这些小鼠却仍然发生了过早衰老。研究者表示，FGF21可以帮助对线粒体施压，同时对小鼠的代谢状态进行重编程，文章中研究者阐明了FGF21如何通过燃烧糖类或脂肪来开启机体组织的代谢功能。
【3】Science：低氧环境可缓解致死性线粒体疾病
DOI： 10.1126/science.aad9642
对地球上绝大多数生物而言，氧气意味着生命。但生物学往往非常复杂，最近来自麻省总医院的线粒体生物学家Vamsi Mootha的团队在Science杂志发表的文章提出了相反的说法。线粒体是细胞里的"能量供应站"，如果它们出现了功能故障，会导致一些严重的线粒体疾病。对一部分线粒体疾病患者来说，高浓度氧气可能是致命的。对线粒体功能障碍的细胞来说，低氧环境可能会更适宜它们生存和维持“正常”工作。目前这一实验结果仅来自体外细胞实验，斑马鱼和小鼠模型实验。从实验结果来看，对一些罕见但致命的疾病来说，低氧治疗可能会提供一些帮助。
首先，科研工作者使用一种常用的CRISPR DNA编辑技术，在细胞中把在线粒体疾病中出现变化的18，000个基因敲除掉。希望能找到特定的基因被敲除后，可以让线粒体功能缺陷的细胞得以生存。他们经过海量筛选最后确认出编码VHL基因，VHL蛋白是细胞缺氧反应的抑制分子。在动物模型中敲除掉VHL基因，即使在正常条件，它们表现出缺氧症状。
【4】Nature：线粒体基因缺陷改造新策略
doi：10.1038/nature14546
线粒体是细胞的能量工厂。通过氧化磷酸化，能量物质在线粒体内被分解为二氧化碳和水，并生成高能磷酸类物质，驱动着整个细胞的持续生存。线粒体中有13种氧化相关的酶都是由线粒体自身携带的DNA转录翻译得到的，其他的则是由细胞核中的DNA转录翻译得到。针对线粒体DNA（mtDNA）的突变往往会引起线粒体酶的功能异常，进一步导致细胞能量供应出现障碍，体现在生物整体上则是，线粒体缺陷相关的疾病。比如在人类中，这些疾病往往会导致多种系统的功能异常，例如发育迟缓、神经系统问题、肌肉协调性差等等。使问题更麻烦的是，这些线粒体疾病往往并没有很好的治疗策略。
一项由美国加州基因表达实验室的Juan Carlos Izpisua Belmonte领导的课题组在《Nature》发文称，线粒体mtDNA突变可以通过遗传方式获得的方式来纠正，正常代谢功能可以利用通过多能干细胞来恢复。利用线粒体DNA突变患者皮肤中的成纤维细胞，通过细胞因子介导的重编程(ips 细胞)和体细胞核转移(SCNT)这两种方法，科学家可以获得相关的多能干细胞，最后可以恢复这些细胞线粒体的正常代谢功能。
【5】Cell metabolism：改善线粒体相关疾病要靠一关键蛋白
doi：10.1016/j.cmet.2015.04.016
近日，来自意大利的科学家在国际学术期刊cell metabolism在线发表了一项最新研究进展，在该项研究中他们发现一个治疗线粒体紊乱的潜在作用靶蛋白，对于线粒体治疗药物开发具有重要意义。
身体内几乎每一个细胞内都含有线粒体，特别是在大脑、肌肉和心脏等重要器官，线粒体发挥着非常重要的功能。而线粒体紊乱是通过错误的氧化磷酸过程可在任何年龄阶段影响任何器官功能的一类复杂疾病，线粒体DNA以及编码线粒体蛋白的核基因发生突变则是导致线粒体紊乱的重要因素。虽然目前在线粒体治疗药物开发方面已经取得一些进展，但线粒体生物学和遗传学的复杂性仍是了解线粒体紊乱分子机制所面临的巨大挑战。
【6】Nature：利用CRISPR/Cas9鉴定出线粒体疾病背后的遗传秘密
doi：10.1038/nature19754
在一项新的研究中，来自澳大利亚莫纳什大学莫纳什生物医学发现研究所等机构的研究人员鉴定出两个新的基因与线粒体疾病的一种主要病因相关联。他们的研究为更好地对线粒体疾病进行遗传诊断铺平道路，而且也可能有助于鉴定出用于治疗的潜在治疗靶标。相关研究结果于2016年9月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Accessory subunits are integral for assembly and function of human mitochondrial complex I”。论文通信作者为来自莫纳什生物医学发现研究所的David Stroud博士和Mike Ryan教授。
线粒体疾病是一种让患者缺乏能量、损伤肌肉和诸如大脑和心脏之类的主要器官的疾病。在澳大利亚，每5000名婴儿当中大约就有一人---或者说每周就有1名出生的澳大利亚婴儿---在出生时患有一种严重的线粒体疾病，这种疾病经常能够导致早逝。
Ryan教授说，他们不仅鉴定出两个新的基因ATP5SL和DMAC1与线粒体疾病的一种主要病因相关联，而且也发现30种蛋白组分在驱动线粒体运转的呼吸链酶复合体I 中发挥着重要作用。
Ryan教授说，“如此多不同的基因促进我们的线粒体发挥功能的事实解释着为何如此多的病人仍然未被确诊---它是一种复杂的疾病。”
【7】PNAS：通过选择卵子或可避免线粒体疾病
doi： 10.1073/pnas.1318109111
日本筑波大学日前发表公报说，该校林纯一教授领导的研究小组在动物实验中发现，通过选择卵子，可以防止线粒体疾病在动物“母婴”间遗传。
线粒体是细胞内制造能量的小器官。细胞除了细胞核内有DNA外，线粒体也有独立的DNA。此前研究发现，线粒体DNA如果出现突变，细胞的生命活动会因为能量不足而受损，尤其是需要很多能量的脑和肌肉，继续恶化下去可能会出现脑中风、智力障碍、肌肉力量下降、高乳酸血症等健康问题，它们被统称为线粒体病。
线粒体病是日本厚生劳动省确认的疑难症。线粒体DNA只通过母亲遗传，线粒体病多数由母亲遗传给孩子。
【8】Nature：利用原核转移技术改善线粒体替代疗法，有望降低线粒体疾病传递风险
doi：10.1038/nature18303
一种改进的将来自女性卵母细胞的核DNA转移到供者卵母细胞的方法可能导致人们开发出一种更加有效的线粒体替代疗法（mitochondrial replacement therapy， MRT），这可能能够降低将线粒体DNA（mitochondria DNA， mtDNA）疾病传递给后代的风险。MRT---一种修饰的产生有“三个生父母（three-parent）”的后代的体外受精技术---有望让携带缺陷性mtDNA的女性生下她们自己的小孩，同时没有将母体遗传性线粒体疾病传递给后代的风险。但是当前转移母体核DNA的方法仍然让其中的一些有缺陷的线粒体搭便车进入供者卵子中。
在一项新的涉及来自64名女性供者的500多个卵子的研究中，来自英国纽卡斯尔大学等机构的研究人员报道他们改进了这种原核转移技术，增加有活力的受精卵产生的数量，同时降低与核DNA一起转移到供者卵子中的缺陷性线粒体的数量。相关研究结果于2016年6月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Towards clinical application of pronuclear transfer to prevent mitochondrial DNA disease”。
美国哥伦比亚大学和纽约干细胞基金会再生医学专家Dieter Egli（未参与这项研究）说，“这是一项非常美妙的精心安排的研究，它改进了原核转移技术。”
【9】Nature：线粒体代谢或和急性肾脏损伤直接相关
doi：10.1038/nature17184
全球大约五分之一的住院成人及三分之一的住院儿童都经历着急性肾脏损伤的折磨，急性肾损伤是一种突发性的肾脏功能缺失，许多不同因子，包括手术、化疗或休克都会引发急性肾脏损伤，目前研究者并不清楚为何肾脏会对这些应激因子如此敏感。
近日，来自贝斯以色列女执事医疗中心的研究人员通过研究发现，线粒体或许在肾脏损伤过程扮演着重要角色，该研究已经刊登于国际杂志Nature上；研究者发现，一种名为PGC1α的基因或许可以通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸分子（NAD）来为肾脏提供保护作用，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸分子主要参与机体衰老的关键代谢过程。
因此研究人员或许可以对NAD分子进行操控来帮助开发治疗急性肾脏损伤的新型疗法，同时为揭示多种器官损伤过程中NAD分子的缺失及线粒体损伤发生的原因提供思路，这就包括引发中风和心脏病发作的损伤等。医学博士Samir Parikh说道，我们一直进行相关研究来理解引发肾脏对多种应激因子变得如此敏感的分子和特殊通路，如果可以找到问题发生的本源，我们或许就可以开发出特殊方法来促进肾脏对这些应激物变得更加强大。
【10】 新技术有望阻断线粒体遗传病
复旦大学今天宣布，该校医学神经生物学国家重点实验室沙红英、朱剑虹课题组，联合安徽医科大学曹云霞教授团队等，在探索遗传性线粒体疾病治疗研究方面取得突破性进展。相关研究论文日前发表于《细胞》。
据专家介绍，线粒体是为细胞提供能量的细胞器，它具有自身的一套DNA（mtDNA），通过母亲的卵子传递给下一代。发生在卵子中的线粒体突变可能引起母系家族性疾病。这种突变会导致严重的问题，受影响的大多数是能量需求高的器官，例如大脑、肌肉、心脏，涉及到一系列广泛的母源性遗传病，目前的治疗方案极为有限，患者只能靠药物短期缓解症状，无法治愈。此外，由于线粒体DNA是通过卵胞质以母源性遗传的方式进入下一代，故通常具有一定量线粒体DNA突变的携带者医生不建议生育。因此，该病给家庭带来痛苦和不幸。
来源：生物谷
链接：http://news.bioon.com/article/6691544.html
蜀ICP备10000600号
