線粒體是密切與能量代謝相關(guān)的細胞器，無論是細胞的成活(氧化磷酸化)和細胞死亡(凋亡)均與線粒體功能有關(guān)，特別是呼吸鏈的氧化磷酸化異常與許多人類疾病有關(guān)。流行的觀點認為，線粒體在進化*是一種細菌，被其他細胞捕獲吞噬后變成一個細胞器。線粒體具有產(chǎn)生能量物質(zhì)ATP的能力，也擁有自己獨立于細胞核的遺傳基因，當然在進化過程中已經(jīng)失去部分基因，需要依靠細胞核的基因協(xié)助編碼一些功能蛋白。例如人類的線粒體只有37個基因。
線粒體是細胞內(nèi)除細胞核以外攜帶遺傳信息的細胞器，正因為如此，如果線粒體內(nèi)遺傳信息發(fā)生突變，就會發(fā)生線粒體病。線粒體病是遺傳缺損引起線粒體代謝酶缺陷，致使ATP合成障礙、能量來源不足導致的一組異質(zhì)性病變。線粒體基因由于復制周期短，出現(xiàn)突變的幾率是細胞核基因的1000倍。大約5000名新生兒中就會出現(xiàn)1名因為線粒體基因突變導致的疾病。elisa試劑盒
線粒體基因突變會影響線粒體功能，導致一些能量需求大的組織器官如腦和肌肉的功能異常。Luft等(1962)報道一例線粒體肌病，生化研究證實為氧化磷酸化脫耦聯(lián)引起。Anderson(1981)測定人類線粒體DNA(mtDNA)全長序列，Holt(1988)發(fā)現(xiàn)線粒體病患者mtDNA缺失，證實mtDNA突變是人類疾病的重要病因，建立了有別于傳統(tǒng)孟德爾遺傳的線粒體遺傳新概念。 根據(jù)線粒體病變部位不同可分為： 1.線粒體肌病侵犯骨骼肌為主。 2.線粒體腦肌病同時侵犯骨骼肌和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。3.線粒體腦病侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)為主。
線粒體基因和細胞核zui大的區(qū)別是只能來自母親的卵細胞，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的具體原因目前仍在研究中?？茖W家根據(jù)這一特征，采用線粒體移植技術(shù)避免這種孩子出生，基本思路就是將母親的線粒體更換為其他健康女性的線粒體，這樣出生的孩子理論上有兩個母親一個父親。
zui近科學家采用另外一種技術(shù)，就是設(shè)法對突變的線粒體基因進行中和，這一研究的基本思路是保留有害基因的同時，給機體提供一定比例的正常線粒體，zui近關(guān)于中國學者對人類胚胎基因修改的研究已經(jīng)引起了學術(shù)界的爭論，對線粒體進行修改，如果從將來應(yīng)用角度考慮，將來必然和細胞核基因修飾面臨類似的爭議。不過這比較屬于補充性方案，相對的倫理學問題會比較少。
雖然線粒體異常可導致疾病，但并不是所有線粒體都存在異常，產(chǎn)生疾病的可能性往往決定于突變線粒體在所有線粒體中的比例。Ocampo和他的同事發(fā)育生物學家 Juan Carlos Izpisua Belmonte意識到，如果減少卵細胞或受精卵細胞內(nèi)線粒體突變的比例，應(yīng)該能減少這類遺傳病的發(fā)生率。于是他們采用細胞注射技術(shù)將RNA片段注射到卵細胞或受精卵細胞內(nèi)，這種RNA片段能產(chǎn)生切割DNA的核酸內(nèi)切酶，核酸內(nèi)切酶能尋找到特定的突變線粒體基因，通過切割破壞這些目標突變線粒體基因。Ocampo和Izpisua Belmonte用小鼠卵細胞和受精卵進行實驗，這種細胞內(nèi)擁有來自兩種不同種系小鼠的線粒體。將設(shè)計好的可以產(chǎn)生核酸內(nèi)切酶的RNA片段注射到細胞內(nèi)后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只對其中一種種系小鼠的線粒體進行選擇性破壞，通過將這種受精卵移植到代孕小鼠可生出健康的小鼠，對這些小鼠胎兒的檢測發(fā)現(xiàn)，大約60%的目標種系小鼠的線粒體被選擇性破壞。elisa試劑盒
隨后他們實驗將小鼠卵細胞內(nèi)融合進來自人類患者的突變線粒體，對這些細胞內(nèi)人類突變線粒體進行選擇性破壞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能清洗掉20-50%的突變線粒體。
當然這一技術(shù)距離應(yīng)用尚待時日，對人類生殖細胞和胚胎細胞進行基因修飾在許多國家是非法的，也被認為不符合倫理學的行為。zui近許多學者提出倡議，應(yīng)該先制定好形成法律和倫理學規(guī)范后再進行著類研究。Izpisua Belmonte和 Ocampo正在等待倫理學*后進行人類細胞研究。
