Cell子刊：潜藏的线粒体DNA突变，可能会破坏iPSC治疗价值
4月14日，《Cell Stem Cell》发表的一项研究指出，随着年龄的增长，人类线粒体DNA中会积累突变。这一发现，对于使用诱导多能干细胞（iPSC）的潜在疗法有重要意义，iPSC是从患者的皮肤细胞生成，并可用于修复受损组织或器官。如果“诱导多能性”细胞来源于一位上了年纪的病人的细胞，那么可能就含有错误的线粒体DNA，这可能削弱“诱导多能性”细胞的治疗价值。
因此，本文共同资深作者、美国俄勒冈健康与科学大学胚细胞和基因治疗中心主任Shoukhrat Mitalipov和辛辛那提儿童医院线粒体医学项目主任、医学遗传学家、华人教授黄涛生（Taosheng）表示，用于治疗用途的iPS细胞系，应该进行筛查，以发现线粒体DNA突变。
Shoukhrat Mitalipov是国际上著名的干细胞技术应用于线粒体疾病治疗领域的专家，曾在2007年成功建立出灵长类动物猴子的克隆干细胞系，曾经入选《Nature》2013年度十大人物，也被称为克隆“酋长”和“线粒体狂人”。黄涛生博士早年毕业于福建医学院，1986年在第三军医大学获得硕士学位，博士毕业于美国西奈山医学院，现任美国辛辛那提大学、辛辛那提儿童医院终身教授，多项突破性成果被刊登在权威学术期刊上。
黄教授说：“人们只倾向于研究核基因组。但是，如果你想在一个人身上使用‘诱导多能性’细胞，你就必须检查线粒体基因组的突变。”
线粒体DNA包含支持基本需要的基因，如作为细胞的能源生产。虽然每个细胞储存着两份核DNA，在单个细胞中可能有一千份线粒体基因组的副本。这些副本都可能包含突变的和健康的线粒体DNA。黄教授说：“我们称之为斑点效应。每一个细胞可能都是不同的。彼此相邻的两个细胞，可能有不同的突变或不同百分比的突变。”
这些突变可以在“诱导多能性”细胞中被复制。在创建一个治疗性的iPS细胞系之前，要从患者身上收集一组细胞。这些细胞会进行突变检测。如果测试人员利用Sanger测序，这种旧技术不像新一代测序那样敏感，发生在不到百分之二十的样本中的任何突变，将不会被发现。但是，线粒体DNA突变可能发生在细胞库中不到百分之二十的线粒体中。因此，突变率尚不清楚。Mitalipov说：“这些线粒体突变实际上是隐蔽性的。”
但是在制备iPS细胞系的过程中，研究人员扩大了来自患者组织切片的单个细胞的克隆。在iPS细胞系中的每一个细胞，都将包含与最初成熟细胞相同的线粒体DNA突变。所以，Mitalipov和黄涛生博士不是研究一个iPS细胞系，而是从每个患者组织样本中获得了10个iPS细胞克隆，并进行了测序，以更好的理解线粒体DNA突变率。
他们采集了24岁到72岁之间的人群的血液和皮肤样本。当他们测试样品寻找线粒体DNA突变时，发现突变的水平很低。但是当他们对iPS细胞系进行测序时，他们发现了更高数量的线粒体DNA突变，尤其是在超过60岁的患者的细胞中。他们还发现，在一个细胞内含有突变的线粒体比例更高。一个细胞内突变的线粒体DNA含量越高，就对细胞功能的损害越大。
因为每个iPS细胞系是从一个不同的细胞制备而来的，因此，每一个细胞系可能包含不同类型的线粒体DNA突变和突变负载。为了选择受损最小的细胞系，作者建议筛查每个病人的多个细胞系。黄教授说：“这是一个好主意，检查iPS克隆寻找线粒体DNA突变，并确保你挑选到了一个好的细胞系。”
Mitalipov教授说，线粒体基因组相对较小，只包含37个基因，因此使用新一代测序筛选，应该可行的。这应该是相对便宜和办得到的。
