出品|網易科學人欄目組 翟中超

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圖注：線粒體。（圖/Shutterstock）

如果科學家們發現了一種預防疾病或克服不育的新方法，他們通常會受到稱讚。但涉及到基因工程，就會引起許多爭議。生殖醫學中的基因工程尤其可怕，因爲這關乎到改變後代的基因。任何新技術都會引發爭議，即便是在比較開放的美國。

故事是這樣的，醫生們利用一種相對較新的技術，幫助一對夫婦避免遺傳基因突變，如果不干涉，他們的孩子就會患上遺傳性線粒體疾病。如果你把中學時的線粒體知識都交還給了老師，不要緊，下面會簡單複習一下。

線粒體替代療法（mitochondrial replacement therapy），簡稱MRT，因創造出“三親嬰兒”而成爲頭條新聞。該療法涉及到替換胚胎中的線粒體基因，因爲要修改的胚胎具有遺傳線粒體疾病的風險，因此要換成捐獻者，即第三父母的健康的線粒體DNA。

對人體內幾乎每個細胞來說，線粒體都必不可少，因此，線粒體DNA突變引起的疾病會使人極度虛弱，症狀包括癲癇發作、發育遲緩、失明和器官衰竭。

“線粒體替代療法的目標非常簡單，就是爲了防止孩子一出生就得坐輪椅或伴隨缺氧的狀況，這些孩子註定要經歷緩慢而痛苦的死亡過程，而孩子的父母必定會痛不欲生，”英國布朗大學專門從事生殖生物學研究的伊萊·阿達西（Eli Adashi）教授說道。“是人都有同理心，這種感情不難理解。”

但是一談到線粒體替代療法，就會產生相當大的分歧。這只是另一種形式的體外受精？還是一種早期的基因編輯形式？如果是後者，那麼這種編輯方式會不會很快就引起人體優化的風險嘗試？

2015年，英國成爲第一個，同時也是迄今爲止唯一一個正式將線粒體替代療法合法化的國家，該療法也將嚴格遵守預防遺傳性疾病的要求。今年二月，英國紐卡斯爾生育中心的醫生對兩位母親進行了這種療法。澳大利亞和新加坡目前正在考慮是否要效仿英國對這一療法進行許可。

在美國，由於一項撥款預算案中被暗中加入了一個附加條款，因此自2015年以來，該實驗的程序研究就被禁止了。科學家們對這項禁令感到困惑，因爲大多數科學家都認爲該療法值得研究。

然而，這並未能阻止到一名美國醫生。這名醫生名叫約翰·張，他在紐約開了一家生育診所，約翰·張在墨西哥爲一對夫婦實施了線粒體替代療法。此外，烏克蘭的一家診所正在與約翰·張的診所進行合作，他們將爲能支付1.5萬美元費用的美國人提供這項服務。

線粒體替代療法要操縱胚胎，會改變當事人後代的基因，因此招來了很多批評。到目前爲止，在過去的兩年裏，利用線粒體替代療法孕育出生的嬰兒只是極少數，這也就意味着，這種療法究竟會對這些孩子產生何種長遠影響，我們還不得而知。

但是由於線粒體替代療法並沒有遠離其他的生育治療，一些科學家認爲，只需更多的研究和適當的監管，這種療法就會變得司空見慣，或許在未來，對於想讓孩子和自己的基因產生聯繫一對女同性戀夫婦，這種療法就像試管嬰兒一樣變得可行。

通過基因療法和基因編輯技術，我們改變人類後代DNA的可能性越來越大，線粒體替代療法的案例表明，我們需要直面這些棘手的倫理問題展開對話。

那麼問題來了。線粒體替代療法的工作原理是什麼？我們應該感到擔心嗎？爲什麼這種療法在美國被禁？回答上述問題前，我們需要先了解下面的內容。

線粒體DNA的解釋

你可能還記得，線粒體被稱爲細胞的“發電站”。這是因爲我們所有的細胞中都有線粒體，而其主要功能就是製造生產爲人體內大部分過程供能的高能分子。但線粒體的特別有趣之處在於，它們有自己的DNA。

大約99.9%的人體DNA都存在於細胞核中充當染色體，而剩下的0.1%則位於線粒體當中。

圖注：線粒體自身也具有DNA。（圖/美國國家人類基因組研究所/維基共享資源）

當卵子被精子受精時，就會產生一個擁有DNA的細胞核，其中一半遺傳信息來自母親，另一半來自父親。但是精子的線粒體並沒有進入卵子，所以嬰兒細胞只能得到母親的線粒體DNA。換句話說，線粒體DNA只會由母親傳給孩子，這種模式被稱爲“母體遺傳”。

圖注：線粒體DNA只會由母親遺傳，而細胞核的DNA父母都會遺傳。（圖/美國加利福尼亞大學）

線粒體DNA的遺傳並不像細胞核DNA那樣得到了充分的研究，但我們確定的是，如果母親線粒體DNA中存在某些突變，那麼下一代患上嚴重疾病的風險就會增加。

三人產生一胚胎

那麼，線粒體替代療法是如果運作的呢？需要說明的是，這一療法並不算是基因編輯，因爲醫生替代的是細胞核之外的DNA。更明確地說，這屬於基因操作的範疇。

人體的一個細胞中的細胞核含有大約3萬個基因，而我們的線粒體只有37個基因。線粒體中的這些基因只對涉及製造腺苷三磷酸（簡稱ATP）的蛋白質指定遺傳密碼，而腺苷三磷酸這種分子則會爲人體中大部分細胞過程提供能量。

像人體內其他DNA一樣，我們的線粒體DNA也會發生變異，導致產生錯誤的蛋白質。這些有缺陷的蛋白質會引起像Leigh綜合徵（也稱亞急性壞死性腦脊髓病）和肌陣攣性癲癇伴破碎紅纖維綜合徵（簡稱MERRF）的神經系統疾病，前者是由腦組織受損引起的，而後者是由肌肉和神經細胞異常造成的。

上面提到的疾病非常罕見。據估計，每5000人中就有1人患有線粒體疾病，這是由細胞核和線粒體DNA突變導致的，而細胞核DNA突變的影響更大。根據2012年的數據，紐卡斯爾大學的研究人員估計，由於線粒體DNA突變，美國每年約有778名新生兒存在患上遺傳疾病的風險。

如果有哪位母親不想將自己的線粒體DNA傳遞給後代，那麼線粒體替代療法就是一個可行的解決方案，醫生只需使用其他女性捐獻者的線粒體即可。因此，儘管說法聽起來比較唬人，比如“三親嬰兒”什麼的，但最終的結果就是，胚胎只含有捐獻者的一丁點DNA。由線粒體替代療法出生的下一代其99.9%的DNA都來自於他們的精卵父母。

轉移線粒體由好幾種方法，但最常見的就是兩種，分別是原核轉移與紡錘體轉移。這裏的介紹稍微複雜些。

在原核轉移中，母親的卵子和捐獻者的卵子都會通過試管受精。將供卵，也就是捐獻者的卵子中的受精的細胞核（也稱原核）破壞掉，然後再把母親卵子中的原核裝回去，因爲後者兼有父母的DNA。

在紡錘體轉移當中，來自母親的核DNA（也稱紡錘體）被移植到捐獻者的卵子內以替代捐獻者的DNA。然後，醫生再利用卵胞漿內單精子注射技術將父親的精子注入到新卵細胞內。卵胞漿內單精子注射技術和體外受精有些類似，但也有區別，前者是將精子直接注射帶一個卵細胞中，而後者是讓精子在培養皿中自己進入卵細胞。

原核轉移相對簡單便宜，因爲相比紡錘體，原核更大、更易於成像與操控。但這也引發了一些道德問題和宗教界的質疑，因爲這個過程會涉及到破壞已受精的細胞核，有些人會認爲這和墮胎有些類似。

紐卡斯爾生殖中心的科學家使用原核轉移法，而約翰·張的診所使用的是紡錘體轉移法。

英國醫院對線粒體替代療法一直保持沉默，醫院新聞處也向媒體表示他們現在還不能接受採訪。但英國衛報報道稱，英國醫院已對兩名女性做了這種手術。

爲什麼美國禁止線粒體替代療法

如今，在美國進行線粒體替代療法是違法的，而英國卻在這一療法上走在了最前列。但線粒體替代療法背後的大部分研究，以及第一個使用這種技術出生的嬰兒，都是美國科學家和醫生的研究成果。

2009年，俄勒岡國家靈長類動物研究中心的研究人員成功地在恆河猴身上進行了線粒體替代療法。正是這類研究以及後續研究得出了結論，即線粒體替代療法有潛力應用在人類身上。

考慮到這些數據與研究，美國食品與藥物管理局的細胞、組織和基因療法諮詢委員會在2014年舉行了一次會議，會議最終得出結論，在使其合法化之前，還需進行更多的研究。

然後在2015年，美國食品與藥物管理局要求美國國家科學院的一個委員會評述這一程序，該委員會隨後發表了一份報告。報告稱，在監督下，線粒體替代療法可以合法化。

當美國國會通過2016年綜合撥款法案時，進展陷入停滯。此外，法案中一則附加條款稱禁止生殖細胞系修改。這一條款也就意味着，對卵子、精子和早期胚胎的所有基因工程將被禁止，而會遺傳給不止一代的基因修改自然也不被允許。

隨着人們對基因編輯技術的日益關注，或許有一天，科技就能製造出“人工培育的良種嬰兒”，考慮到這一點，該附加條款可能會成爲法律正文。

但此處也有很大的不同。相比於像CRISPR這樣的基因編輯技術，線粒體替代療法對胚胎基因的控制要少得多，因爲線粒體只擁有人體0.1%的DNA。然而，由於線粒體替代療法涉及到改變卵子中的DNA，因此，按照上面的附加條款來看，這也是非法的。目前還不清楚是哪些國會議員提出了這項附加條款，但該條款每次都有更新，而且在2018年的法案中依然存在。

在2016年法案通過之前，約翰霍普金斯大學伯曼生物倫理研究所主管傑弗裏·卡恩（Jeffrey Kahn）還是美國國家科學院專門評估線粒體替代療法委員會的主席。卡恩負責爲線粒體替代療法的合法化進行辯護。“我們向食品與藥物管理局提交了報告，結果就在同一星期，預算法案就通過了，”卡恩說道。“法律總顧問說我們提的建議違反了禁令。”

就目前而言，美國國內的女性如果有線粒體基因突變，那麼她們在國內也沒法兒進行這類手術。爲了避開這些限制，約翰·張把一對夫婦帶到了墨西哥西部城市瓜達拉哈拉並在2016年爲他們實施了線粒體替代療法。隨後，約翰·張收到了美國食品與藥物管理局的一封來信，信中通知他違反了法律。

因此，儘管線粒體替代療法在英國變得很受歡迎，但在美國的應用卻依然懸而未決。

“線粒體替代療法在技術上被解釋爲生殖細胞系修改，因此該療法也就被納入了上面的附加條款，”英國布朗大學的阿達西說道。“條款將這種療法與基因編輯牽連到一起，我認爲這種聯繫令人感到遺憾。”

“這實際上是美國人的想法，”阿達西繼續道。“更加令人遺憾的是這種想法在其他地方也產生了影響。”

重大的倫理問題

生殖細胞系修改，或者說是改變卵子、精子或早期胚胎中的DNA，都具有爭議，因爲從理論上講，這些行爲會涉及到修改人類的後代。特別是在法規很少，或者根本不存在法規的地方，比如說在烏克蘭，如果科學家被允許改變生殖細胞系，那麼情況就會變得很危險。

CRISPR是一種強大的基因編輯方法，在2017年曾被用於修改胚胎。作爲回應，科學家們在《細胞》（Cell）上發表了一份聲明，本質上講，雖然不應該禁止基因改造的研究，但應該有適當的監督。這些討論很重要，因爲我們應該意識到科學的力量。

“很明顯，有倫理方面的考慮，”阿達西說道。“人們可能總是會聯想到二戰中所謂的優生學。”二戰中所謂的優生學很不光彩，具有明顯的反人類屬性。

優生學這種觀點認爲，人類可以用選擇性地培育來創造一個完美的物種。二戰中，納粹運動提出的“雅利安人”計劃可謂聲名狼藉，他們打着這個旗號來消滅那些他們不喜歡的人。在美國，優生學也有一段相當黑暗的歷史。

但是線粒體替代療法算是優生學上的一個飛躍，因爲線粒體只有37個基因，這些基因主要通向與新陳代謝有關的蛋白質。

“一個人必須對所有的可能性都持開放態度，但這對很多人來說很難，”阿達西說道。“並不是說你就不應該去考慮負面影響，而是說我們應該對比一下正面與負面影響。”

大多數科學家都認爲，基因改造有意義，因爲可以防止某些遺傳性疾病傳給下一代。正如卡恩所說，他們不相信生殖細胞系“天生不可侵犯”。

“如果可以解決安全性、不確定性和精確性問題，那麼生殖細胞系修改就可以被接受，甚至可以受到推崇，”阿達西繼續道。“特別是針對非常容易遺傳的Huntington病（又稱慢性進行性舞蹈病）。”

2014年，美國遺傳學與社會中心執行主任馬爾西·達諾夫斯基（Marcy Darnovsky）在紐約時報上寫了一篇專欄文章，該文章解釋了爲什麼線粒體替代療法不應該合法化。達諾夫斯基指出，不僅僅是出於科學方面的考慮，更令人擔心的還有倫理問題。體外受精或者收養都是更安全的替代選擇，爲什麼女性還要採用這種試驗性的療法？

“某事做起來很簡單，但並不意味着我們就應該去做這件事，”達諾夫斯基寫道。

美國禁止了這種療法，而英國立法者在解決線粒體替代療法背後的倫理問題上採取了不同的方式。英國衛生署旗下專門管理生育治療和研究的人類受精和胚胎學管理局成立了一個委員會來回顧並評述支持線粒體替代療法合法化的科學證據。英國人還在議會討論中加入了公共輿論和辯論環節。2015年，人類受精和胚胎學管理局允許“在醫療中謹慎使用捐獻的線粒體”。

在英國，病人想要採用線粒體替代療法，必須獲得人類受精和胚胎學管理局的許可。該療法使用有着嚴格的指導方針，只有同時滿足兩個條件才能使用該療法，一是卵細胞中存在“由線粒體DNA引起的線粒體異常”的風險，二是下一代“出生即患有或後期發展爲嚴重線粒體疾病”的風險顯著。

圖注：科學家認爲，與人工授精相比，線粒體替代療法在倫理上並不複雜。（圖/Shutterstock）

阿達西認爲英國批准線粒體替代療法的方法是如何裁定棘手倫理問題的黃金標準。

“英國一直以來都更加務實、更加世俗化，對衆人傾向投入大量價值判斷的東西不那麼在意，”阿達西說道。“西方國家對人工流產應不應該合法化、胎兒權利應不應該受到保護等問題爭論得很激烈，而英國是爭論聲最少的西方國家。”

達諾夫斯基和美國食品與藥物管理局認爲線粒體替代療法和CRISPR編輯胚胎有相似性。但是支持線粒體替代療法的科學家和英國人類受精和胚胎學管理局認爲這更像是不會改變核DNA的體外受精。事實證明，定義上的差異是該療法能否被接受的關鍵。

線粒體替代療法在美國的未來

阿達西稱線粒體DNA有點像美國早期的西部蠻荒地區，因爲我們對其遺傳研究還不夠，對於線粒體DNA，我們還有很多不懂的地方。

比如說，我們還不確定爲什麼線粒體中DNA的比率比其他細胞中DNA比率少這麼多。我們也不清楚線粒體疾病是如何由母親傳遞給孩子的。就第二點而言，目前研究發現這一過程似乎是隨機的。

更重要的是，因爲線粒體疾病的遺傳可能和替代療法的效果有關，那麼，捐贈的線粒體DNA與和核DNA不是同一來源，這對孩子來說又意味着什麼？由於線粒體替代療法只是在過去幾年中才出現，所以我們還不知道這一療法的長期效應。

但是爲了深入這項研究，附加條款就需要做出改變，因爲該條款目前管的太寬，甚至科學家向食品與藥物管理局申請線粒體替代療法的人類研究都被禁止。

“如果某項研究不會應用到人身上，那麼科學家也就不會對這種研究投入太大的精力，”卡恩說道。“但我們有興趣繼續這項研究，現在我們需要的就是改變這項附加條款。”

今年早些時候，阿達西發表在《婦產科學》（Obstetrics and Gynecology）期刊上的一篇合著文章解釋了自己的信念，即應該撤銷對線粒體替代療法的禁令。

大多數科學家並不是不想讓線粒體替代療法的研究受到監管，他們只是希望放寬監管，這樣就能開展更多更深入的研究。這樣一來，真正需要此療法的人才會接受到更安全、更成熟的手術。

“想要實現科學突破，人類總得需要時間來克服些阻力，”阿達西說道。“這些阻力就包括對修改自然法則、改變自然秩序的恐懼，這些擔憂與恐懼彷彿植根於人的大腦。想要說服衆人，通常來說大約需要一代人的時間。”