通讯员 王朝霞 北京大学第一医院神经内科

线粒体病的遗传缺陷包括核基因和线粒体基因。估计线粒体病的发病率约为1：5000。本次大会在10月4日上午设置了线粒体病学术专场，在该部分共有4个主题发言。

来自AT UT SOUTHWESTEN 儿童医学中心研究所的Shan Mishra的报告： 线粒体疾病中的骨骼肌病理改变。线粒体除了是细胞重要生化和代谢活动的场所外，线粒体自己也在进行融合、分裂、运输和自噬，处于移动和形态的动态改变中，称为线粒体动力学。既往关于线粒体功能和线粒体动力学之间联系的研究多在体外培养的细胞中进行。Mishra研究小组利用活体动物的荧光成像，实时可视化探测骨骼肌细胞内线粒体的动力学改变。首先在mito-Dentra2^flox小鼠中, 观察到正常骨骼肌纤维的线粒体融合/分裂速度较体外细胞慢，且不同肌型的肌纤维中线粒体动力学也存在差异。肌纤维中这种相对慢速的线粒体动力学特点可导致线粒体的分布呈区域化特点。对不同的动物模型研究表明，区域性线粒体融合缺陷以及线粒体氧化磷酸化功能障碍都可导致病变线粒体在细胞的局部聚集。而在人类线粒体DNA相关肌病中，如慢性进行性眼外肌瘫痪和骨骼肌老化或肌少症患者，肌纤维的细胞色素氧化酶C缺失肌纤维也呈局灶节段性改变。这种局灶节段性病理改变的潜在机制可能与突变型mtDNA克隆扩增，导致氧化磷酸化功能障碍，线粒体融合缺陷有关。

剑桥大学的C.Viscomi课题组研究了线粒体稳态紊乱在线粒体疾病发病机制中的作用。线粒体病治疗的实验研究靶点包括核苷酸代谢、PGC-1α依赖的线粒体生物合成、减低突变DNA分子、清除毒性代谢产物、纠正缺陷基因，跨越（bypassing）氧化磷酸化缺陷和上调线粒体自噬等。该课题组的研究集中在最后两个靶点。Viscomi的报告第一部分是研究跨越氧化磷酸化缺陷方法对改善线粒体功能的作用。AOX是一种可以跨越线粒体III/IV复合体的酶，理论上AOX可以改善COX15^sm/sm小鼠的线粒体功能。但COX15^sm/sm和AOX^tg的杂交小鼠，表型没有减轻，反而更重。主要原因是AOX抑制了ROS介导的线粒体生成。第二部分研究发现COX15^sm/sm动物模型的肌肉存在自噬障碍，雷帕霉素可以通过增加溶酶体生成从而改善自噬障碍，减少异常线粒体，减轻COX15^sm/sm小鼠的肌病症状。该研究在动物实验及体外细胞实验上均显示了雷帕霉素对线粒体功能异常的改善作用。但对线粒体病人的治疗效果，以及何种线粒体病亚型可以受益，尚有待临床研究。

目前线粒体病的治疗仍然很不乐观，但哥伦比亚大学Michio.Hirano教授报告了一项令人振奋的治疗研究结果，脱氧核苷对TK2基因突变导致的线粒体DNA 耗竭综合征的治疗效果。TK2基因是核编码基因，其功能是在线粒体中催化脱氧胸腺嘧啶核苷的第一步磷酸化。TK2功能缺陷将导致线粒体内脱氧核糖核苷酸三磷酸供应池的失衡，影响线粒体DNA复制，从而导致线粒体DNA耗竭或多发片段缺失。目前文献共报道约100个TK2患者，表型包括新生儿严重致死性肌病到成人相对轻度的单纯肌病。Hirano课题组研究表明，不论在TK2动物模型，还是在TK2患者中，补充脱氧嘧啶核苷或脱氧嘧啶一磷酸核苷（dT/dC或者dTMP/dCMP）均可改善TK2突变致线粒体肌病患者的肌无力的症状和实验室指标。该研究结果为TK2线粒体病患者的治疗带来了希望。Hirano教授团队对本病的系列研究为“临床问题-实验室-临床应用 “临床基础医学科研模式”树立了范例。

常见的线粒体病，如MELAS、MERRF、母系遗传的Leigh综合征等，均为线粒体基因突变所致。线粒体具有两层膜的细胞器，导致对线粒体DNA进行基因纠正一直存在很大瓶颈，如CRISPR基因编辑技术很难应用于线粒体DNA，来自美国迈阿密米勒医学院的Carlos T Moraes介绍了针对线粒体基因突变的基因治疗进展，重点展示利用线粒体靶向TALENs—mitoTALEN基因编辑技术，在纠正线粒体基因突变技术方面的突破性研究成果。利用携带异质性m.5024C>T(tRNA^Ala) 突变的小鼠，对其进行AAV9-mitoTALENs局部肌肉注射或者眶后注射，均可减少骨骼肌中m.5024C>T突变分子含量，同时还可检测出转运RNA^Ala的水平也下降，提示组织中表达的mitoTALEN可以逆转小鼠的疾病相关表型。该成果已经在线发表于Nature Medicine上（Nat Med. 2018 Sep 24. doi: 10.1038/s41591-018-0166-8. [Epub ahead of print]）。