碱基编辑器修改活小鼠的线粒体基因组

事实证明，编辑哺乳动物线粒体DNA的能力具有挑战性。最近，出现了一种用于线粒体DNA诱变的新工具——双链DNA脱氨酶(DddA)衍生的胞嘧啶碱基编辑器(DdCBE)。一项新研究通过使用腺相关病毒(AAV)载体将DdCBE递送至小鼠心脏来测试碱基编辑器的体内使用。

这项概念验证研究表明，DdCBE可以对成年和新生小鼠进行所需的线粒体DNA编辑。凭借修改活体小鼠线粒体基因组的能力，可以找到治疗无法治愈的线粒体疾病的新疗法，并且将来可以使用基因编辑技术修复有缺陷的线粒体。

这项工作发表在《自然通讯》的论文中，“通过腺相关病毒递送至小鼠有丝分裂后组织进行体内线粒体碱基编辑。”

剑桥大学MRC线粒体生物学中心Minczuk实验室的博士后研究员PedroSilva-Pinheiro博士指出：“这是第一次有人能够改变活体动物线粒体中的DNA碱基对。”。“它表明，原则上我们可以纠正有缺陷的线粒体DNA中的拼写错误，产生健康的线粒体，使细胞能够正常运作。”

线粒体DNA占整个人类基因组的0.1%。线粒体DNA缺陷会导致线粒体疾病，这是一种严重且常常致命的疾病，影响着大约五千分之一的人。这些疾病无法治愈，而且基本上无法治愈。

每个细胞中通常有大约1,000个线粒体DNA拷贝，其中受损或突变的百分比决定了一个人是否会患有线粒体疾病。通常，细胞中超过60%的线粒体出现缺陷才会导致疾病出现，而一个人的线粒体缺陷越多，疾病就越严重。如果能够减少缺陷DNA的百分比，这种疾病就有可能得到治疗。

2018年，一个团队在小鼠身上应用了实验性基因疗法，成功地瞄准并消除了异质细胞中受损的线粒体DNA(健康和有缺陷的线粒体DNA的混合物)，从而让具有健康DNA的线粒体取代了它们。

剑桥大学MRC线粒体生物学部门研究员MichalMinczuk博士解释说：“我们早期的方法非常有前途，是第一次有人能够改变活体动物的线粒体DNA。”“但它只适用于具有足够健康线粒体DNA的细胞，可以自我复制并替换已被移除的有缺陷的DNA。它不会在整个线粒体DNA有缺陷的细胞中发挥作用。”

目前还没有合适的线粒体DNA疾病小鼠模型，因此研究人员使用健康小鼠来测试线粒体碱基编辑器。然而，它说明了在活体动物中编辑线粒体DNA基因的可能性。

“在我们的工作能够治疗线粒体疾病之前，显然还有很长的路要走，”Minczuk指出。“但这表明未来有可能出现一种治疗方法，消除线粒体替代疗法的复杂性，并允许修复儿童和成人的有缺陷的线粒体。”