4月14日在《Cell Stem Cell》發(fā)表的一項(xiàng)研究指出，隨著年齡的增長，人類線粒體DNA中會(huì)積累突變。這一發(fā)現(xiàn)，對于使用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）的潛在療法有重要意義，iPSC是從患者的皮膚細(xì)胞生成，并可用于修復(fù)受損組織或器官。如果“誘導(dǎo)多能性”細(xì)胞來源于一位上了年紀(jì)的病人的細(xì)胞，那么可能就含有錯(cuò)誤的線粒體DNA，這可能削弱“誘導(dǎo)多能性”細(xì)胞的治療價(jià)值。

因此，本文共同資深作者、美國俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)胚細(xì)胞和基因治療中心主任Shoukhrat Mitalipov和辛辛那提兒童醫(yī)院線粒體醫(yī)學(xué)項(xiàng)目主任、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)家、華人教授黃濤生（Taosheng）表示，用于治療用途的iPS細(xì)胞系，應(yīng)該進(jìn)行篩查，以發(fā)現(xiàn)線粒體DNA突變。

Shoukhrat Mitalipov是國際上著名的干細(xì)胞技術(shù)應(yīng)用于線粒體疾病治療領(lǐng)域的專家，曾在2007年成功建立出靈長類動(dòng)物猴子的克隆干細(xì)胞系，曾經(jīng)入選《Nature》2013年度十大人物，也被稱為克隆“酋長”和“線粒體狂人”（相關(guān)閱讀：Nature：干細(xì)胞領(lǐng)域兩大牛人攜手打造線粒體置換術(shù)；科學(xué)家最新研究首次成功克隆成年人細(xì)胞；Science十大科學(xué)突破之人體胚胎克?。?。黃濤生博士早年畢業(yè)于福建醫(yī)學(xué)院，1986年在第三軍醫(yī)大學(xué)獲得碩士學(xué)位，博士畢業(yè)于美國西奈山醫(yī)學(xué)院，現(xiàn)任美國辛辛那提大學(xué)、辛辛那提兒童醫(yī)院終身教授，多項(xiàng)突破性成果被刊登在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上。

黃教授說：“人們只傾向于研究核基因組。但是，如果你想在一個(gè)人身上使用‘誘導(dǎo)多能性’細(xì)胞，你就必須檢查線粒體基因組的突變。”

線粒體DNA包含支持基本需要的基因，如作為細(xì)胞的能源生產(chǎn)。雖然每個(gè)細(xì)胞儲(chǔ)存著兩份核DNA，在單個(gè)細(xì)胞中可能有一千份線粒體基因組的副本。這些副本都可能包含突變的和健康的線粒體DNA。

黃教授說：“我們稱之為斑點(diǎn)效應(yīng)。每一個(gè)細(xì)胞可能都是不同的。彼此相鄰的兩個(gè)細(xì)胞，可能有不同的突變或不同百分比的突變。”

這些突變可以在“誘導(dǎo)多能性”細(xì)胞中被復(fù)制。在創(chuàng)建一個(gè)治療性的iPS細(xì)胞系之前，要從患者身上收集一組細(xì)胞。這些細(xì)胞會(huì)進(jìn)行突變檢測。如果測試人員利用Sanger測序，這種舊技術(shù)不像新一代測序那樣敏感，發(fā)生在不到百分之二十的樣本中的任何突變，將不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。但是，線粒體DNA突變可能發(fā)生在細(xì)胞庫中不到百分之二十的線粒體中。因此，突變率尚不清楚。Mitalipov說：“這些線粒體突變實(shí)際上是隱蔽性的。”

但是在制備iPS細(xì)胞系的過程中，研究人員擴(kuò)大了來自患者組織切片的單個(gè)細(xì)胞的克隆。在iPS細(xì)胞系中的每一個(gè)細(xì)胞，都將包含與最初成熟細(xì)胞相同的線粒體DNA突變。所以，Mitalipov和黃濤生博士不是研究一個(gè)iPS細(xì)胞系，而是從每個(gè)患者組織樣本中獲得了10個(gè)iPS細(xì)胞克隆，并進(jìn)行了測序，以更好的理解線粒體DNA突變率。

他們采集了24歲到72歲之間的人群的血液和皮膚樣本。當(dāng)他們測試樣品尋找線粒體DNA突變時(shí)，發(fā)現(xiàn)突變的水平很低。但是當(dāng)他們對iPS細(xì)胞系進(jìn)行測序時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)了更高數(shù)量的線粒體DNA突變，尤其是在超過60歲的患者的細(xì)胞中。他們還發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有突變的線粒體比例更高。一個(gè)細(xì)胞內(nèi)突變的線粒體DNA含量越高，就對細(xì)胞功能的損害越大。

因?yàn)槊總€(gè)iPS細(xì)胞系是從一個(gè)不同的細(xì)胞制備而來的，因此，每一個(gè)細(xì)胞系可能包含不同類型的線粒體DNA突變和突變負(fù)載。為了選擇受損最小的細(xì)胞系，作者建議篩查每個(gè)病人的多個(gè)細(xì)胞系。黃教授說：“這是一個(gè)好主意，檢查iPS克隆尋找線粒體DNA突變，并確保你挑選到了一個(gè)好的細(xì)胞系。”

Mitalipov教授說，線粒體基因組相對較小，只包含37個(gè)基因，因此使用新一代測序篩選，應(yīng)該可行的。這應(yīng)該是相對便宜和辦得到的。