“三親”體外受精技術治療線粒體疾病的反思

王張生，唐 增，周韻嬌

(1復旦大學附屬上海市第五人民醫院心內科，上海 200240，linerzhiqiu@126.com;2復旦大學公共衛生學院，上海 200032)

“三親”體外受精技術治療線粒體疾病的反思

王張生1，唐 增2，周韻嬌1

(1復旦大學附屬上海市第五人民醫院心內科，上海 200240，linerzhiqiu@126.com;2復旦大學公共衛生學院，上海 200032)

線粒體疾病是一種不同尋常的遺傳疾病，“三親”體外受精技術作為一項新的輔助生殖技術，可能會使女性避免將線粒體疾病遺傳給后代，但其爭議不斷，對此做一些科學及倫理方面的闡述及反思。對其必要性、安全性、有效性、以及合倫理性作了討論，進而對該項技術的應用可能帶來的風險提出擔憂，基于目前的現狀，對該項技術應該采取保守態度。

三親胚胎;輔助生殖;線粒體疾病;線粒體DNA;原核移植;孕母紡錘體移植

1 引言

線粒體疾病(mitochondrial disease)是一種不同尋常的遺傳疾病，它是通過母親的線粒體DNA(mtDNA)而非通過細胞核DNA遺傳。線粒體疾病比較罕見:每年出生的200個嬰兒也許有一例mtDNA異常(表型仍可正常);但每10000個嬰兒中才會出現1例嚴重的線粒體缺陷。［1］因為幾乎在體內的所有的細胞都有線粒體，線粒體異常導致的疾病會累及許多器官，通常都是能量需求最高的器官，如肌肉、大腦和心臟等。線粒體疾病會不斷進展，致殘性很高，會導致死胎、嬰幼兒死亡、成人的失明或心力衰竭。每個家庭都渴望要一個健康的寶寶。對于患有線粒體疾病的女性或者攜帶致病基因的女性來說，“三親”體外受精技術可能會使女性避免將線粒體疾病遺傳給他們的孩子，給他們帶來生產健康寶寶的福音。英國的生育治療和研究監管機構，人工授精與胚胎學管理局(HFEA)，推薦三親胚胎技術:“在可控范圍內，用于治療目的是足夠安全的，線粒體替代的益處超越其倫理顧忌。”因此，政府打算通過新議會法規允許這種治療。

“三親”體外受精技術可以兩種不同的方式進行。目的都在于創建一個不攜帶異常線粒體的胚胎。一種方式稱為原核移植(pronuclear transfer，PNT)，先使攜帶異常線粒體的卵子受精，然后將受精卵的細胞核移植到捐贈者去核的卵細胞內，再植入攜帶異常線粒體的母體內。另一種方式稱為孕母紡錘體移植(maternal spindle transfer，MST)，將線粒體異常母親的細胞核移植到健康捐贈者的去核卵細胞內，再讓其受精，最后植入攜帶異常線粒體的母體內。

不管使用哪種方式，由此產生的胚胎會有三個人的DNA:胚胎的核DNA來自父親的精子和準媽媽的卵細胞，mtDNA則來自提供卵細胞的第二個“母親”，盡管她的貢獻是非常小的(只占全部20000－30000個基因中的37個)。這樣，從基因角度講，一個嬰兒有一個父親，兩個母親，也就是所謂的“三親嬰兒”。

“三親”體外受精技術作為一項新的輔助生殖技術，問世之后爭議不斷，本文對此做一些科學及倫理方面的闡述及反思。

2 反思

2.1 是否必要?

羅馬安斯科姆生物倫理中心(Anscombe Bioethics Centre)高級研究員Helen Watt對《連線》雜志說［2］，線粒體替代技術不能治愈任何人，該技術僅僅是制造了一個新的嬰兒，新生兒未來將面臨各種各樣未知的危險，甚至連他/她的后代也將面臨這種風險。攜帶異常線粒體的孕母可以沒有異常表型，而后代卻有致命性生理缺陷。

Watt說，當父母就要無條件歡迎子女的出生，父母不應該制造及控制子女的培育。如果不想生出有線粒體缺陷的子女，父母可以考慮其他選擇，例如領養，領養比線粒體替代要好得多。有些父母非常想生一個跟自己有基因聯系的小孩，但這種愿望并不能為克隆和胚胎破壞正名。［3］

我們關注的焦點和投資的重點難道不能轉向那已經患有線粒體疾病的患者嗎?包括研究細胞的線粒體自我調控方式，鼓勵夫妻領養孩子，而不是每年阻止十位左右線粒體異常患者懷孕及生育?［4］

2.2 是否安全?

已經有科學家提出了切實的安全性問題。德國圖賓根大學的進化生物學家克勞斯·萊恩哈特(Klaus Reinhardt)擔心核基因組與線粒體基因組不兼容。［5］核基因與線粒體基因都是保證線粒體正常行使功能必不可少的要素，萊恩哈特認為二者之間存在共同進化的關系。多項研究也已經發現，小鼠、果蠅以及其他生物的線粒體置換試驗會導致呼吸、認知、生育等方面的問題，比如線粒體置換的小鼠在走迷宮試驗中表現更差。萊恩哈特表達了他的擔憂，認為目前還沒有足夠的安全性數據表明該技術可以進行人體臨床試驗。

Sarah L.Wakefield等人［6］利用小鼠實驗發現線粒體受損后會影響胚胎及胎盤發育。Mark S.Sharpley等人［7］利用小鼠進行試驗，發現線粒體基因重組后的小鼠活力及食欲下降，認知受損，應激反應強烈。

對于PNT的安全性，Craven等人［8］對比研究發現利用PNT生成的人類受精卵相比較于自然狀況下的受精卵，只有一半的可能性發育成囊胚。同樣也發表在Nature上的另一個研究［9］提出通過MST技術產生的人類胚胎有52%存在染色體異常。美國FDA主席Evan Snyder據此召開會議，申明目前還沒有足夠證據說明此新技術的安全性，得以證明該技術可以推廣到人體實驗階段。

英國的這項技術目前是國際法所禁止的。目前世界上有40個國家已經通過立法，禁止開展改造人類遺傳基因方面的研究。這是一條很多國家和民眾不愿逾越的界線，原因是改變人體的生殖系細胞會引發了嚴重的安全和倫理問題。不可預測的基因差錯會傳遞給后代，永久性成為基因組的一部分。有人擔心這將會成為改變人類基因的危險先例。

2.3 是否有效?

mtDNA異常的不良后果一般很難預測，因為突變的mtDNA需要達到某個閾值才會引起嚴重的線粒體疾病，而且還取決于基因突變的類型和患者年齡。此外，母親可以僅僅攜帶致病基因而沒有病變表現，因此增加了篩查預防線粒體疾病的難度。

線粒體移植后的胎兒，仍有可能攜帶母親的致病線粒體基因，并經過基因復制而再次導致線粒體疾病。［10］核基因和線粒體基因存在的各種聯系相當復雜，［11］線粒體更容易變異，體基因分離后可能出現一些細胞功能異常。基因重組后的個體，可能要到孕晚期甚至出生后才能發現有無表型異常。［12］

2.4 是否符合倫理?

雖然一些人認為相對于這項技術的益處，其引發的道德問題是次要的，但事實上的倫理挑戰是不可忽視的。

首先，PNT和MST涉及人類胚胎的構建和銷毀。另外，即使技術完善，PNT將為了重組一個胚胎而需要破壞一個胚胎。有些人可能會認為，由于人類胚胎微小而脆弱，是人體無關緊要的消耗品。然而，另有人認為我們對這些最脆弱的人類生命缺乏尊重和保護。

第二，公眾尚未完全意識到應用在新技術研究和治療中需要捐贈的卵子數。提取卵細胞需要大劑量的藥物，常伴疼痛，具有一定風險。一些弱勢群體女性可能因為利益的驅動而頻頻捐贈卵細胞，影響自身的健康，并不是為了自己的利益，而是為了一個尚存倫理疑問的研究。

第三，新技術的結果構建一個具有兩個母親和一個父親的胚胎。mtDNA與個人身份的關系還不清楚。但我們知道將會有三個成年人成為一個孩子的父母，一些遺傳信息將從一個女性捐贈者遺傳至后代，進入這個家族。最近，Baylis［4］系統分析了線粒體移植技術對于供者、組合胚胎、社會的潛在危害。

親子關系問題是復雜的。HFEA建議線粒體捐贈者的身份類似于組織捐贈者，兒童應該無權獲知其身份信息。然而孩子們長大后仍可以從病史中找到線粒體捐贈者的相關信息。英國的一些司法轄區已幾乎允許孩子有三個法定父母，所以不難想象，線粒體捐贈者某一天甚至可能要求其親屬或母親的名分。［13］

若孩子知道他們的DNA來自三個父母，他們將會有怎樣的反應?會影響他們的個人身份嗎?“為人父母”究竟是什么?是基因遺傳、懷孕哺乳還是社會及情感范疇?目前還沒有明確的答案。三親胚胎的挑戰遠遠超越了現有的社會和心理學的研究。

一個個體的生物遺傳不同于移植的器官或組織，它持有個體的遺傳身份并且和過去、現在及未來的生物學家系廣泛聯系，并且可以代代相傳。一些研究表明，捐贈者的后代常有沮喪、憤怒、對家族的不信任、身份感缺失［14］并且希望找到通過其兄弟姐妹。［15］修改遺傳基因的科學研究提醒我們需要長期關注一些隱含的問題。

第四，即使只是罕見的線粒體疾病，一旦允許修改胚胎的遺傳信息，道德界限將被再次打破，繼而允許修改人類卵細胞的細胞核。“設計嬰兒”的出現將成為現實。［1］

英國和美國的一些學者警告說，PNT和MST技術的道德越界將導致產生“設計嬰兒”。［16］這樣的基因重建將使得我們選擇某些孩子進行改造甚至重新構造。不管修改程度或大或小，基因工程可能把人類變成一個可修改的設計產品——不需要本人的知情同意。因此體外受精創始人Lord Winston發出警告說:“基因技術可以產生更聰明、更強壯和有吸引力的后代……這種優生學思想可能導致人們想要修改他們的孩子來增加一些優點，比如智力和美貌。［17］”

細胞生物學教授Stuart Newman指責HFEA“用黑暗力量來推動科技濫用，此技術可能會造成個人和社會傷害”。還警告說，“這試圖改善未來人們的不是藥物，而是一種新的優生學。其修改胚胎的基因組，具有產生破損基因組后代的風險。這種‘糾錯型’優生學大大超越了原先的‘自然選擇型’優生學。［18］”20世紀在美國和歐洲國家，“選擇型”優生學采用強制絕育法來處理劣等基因(這種做法在二戰時期被德國納粹用到極致)。這種新形式的“優生學”(通過有意選擇遺傳性狀改造人類)使用友善而溫和的措辭，強調自由選擇和避免痛苦，類似歷史上區分人種是否高貴一樣，仍不免帶有歧視。

這項技術符合當今很多人的意愿，他們不僅僅有權利要一個的孩子，也有權選擇一個特定性狀的孩子。遺傳技術的進步，使得科學家和父母更容易承擔風險來定制未來小生命的特征。然而，如此篡改我們人類的基因構成是否會打開潘多拉魔盒，導致對個人和社會的長期危害?

有學者表示，三親嬰兒培育技術的應用需要先明確核基因對線粒體的調控問題，［19］如果原來的核基因和外來的線粒體產生不和諧的情況又將對人體產生怎樣的影響?全世界已經展開的越來越多的人類的基因改造實驗，許多科學家呼吁應該對這些新技術新應用制定規則，加強監管。

3 改造生命，何去何從?

一個人的誕生，不管其年齡或能力，都不可因另一個人的設想或意愿來設計。一旦人類的價值依賴于獲得某些特定的生物、遺傳或認知能力時，我們便開始創建一個一些人比其他人更有價值的社會。這是優生學運動的基礎。神學家Meilaender警告說，當我們開始如此深入地塑造未來生命時，我們無法真正了解最終是好是壞。我們可以猜測，但我們無法知道正在從事的工作及其后果。［20］

能夠改造人類胚胎無疑是誘人的，并可能因為同情心以及渴望知識、權力、名聲而產生動力。但最真實的人類活動，就是我們能自由地對操縱自然的危險行為說不。早在1947年，學者C.S.Lewis在《The Abolition of Man》［21］這本書中，準確預見到包括生殖技術在內的科學技術不斷進展給人類帶來的潛在危機。

也許未來有一天會出現三親孩子，如果是這樣，我們必須用同樣的愛心來對待他們。但考慮到目前科學技術的不完善，倫理爭議及替代方法的存在，似乎更明智做法的是——不要輕易踏上這條新路。

［1］Nuffield Council on Bioethics.Novel techniques for the prevention of mitochondrial DNA disorders:an ethical review［EB/OL］.http://www.nuffieldbioethics.org/mitochondrial－dna－disorders，2012－06.

［2］Clark L.In depth:three－person IVF is about saving lives，not a slippery slope to eugenics［EB/ OL］.(2013－06－28)［2015－01－12］.http:// www.wired.co.uk/NEWS/ARCHIVE/2013－06/ 28/MITOCHONDRIA－TRANSFER－RULING.

［3］三親試管嬰兒［EB/OL］.(2013－07－14)［2015－01－21］.http://news.ynxxb.com/content/ 2013－7/14/N11142151369.aspx.

［4］Baylis F.The ethics of creating children with three genetic parents［J］.Reproductive BioMedicine Online，2013，26(6):531－534.

［5］Reinhardt K，Dowling D K，Morrow E H.Medicine.Mitochondrial replacement，evolution，and the clinic［J］.Science，2013，341(6152):1345－1346.

［6］Wakefield S L，Lane M，Mitchell M.Impaired Mitochondrial Function in the Preimplantation Embryo Perturbs Fetal and Placental Development in the Mouse［J］.Biology of Reproduction，2011，84(3): 572－580.

［7］Sharpley M S，Marciniak C，Eckel－Mahan K，et al.Heteroplasmy of Mouse mtDNA Is Genetically Unstable and Results in Altered Behavior and Cognition［J］.Cell，2012，151(2):333－343.

［8］Craven L，Tuppen H A，Greggains G D，et al.Pronuclear transfer in human embryos to prevent transmission of mitochondrial DNA disease［J］.Nature，2010，465(7294):82－85.

［9］Tachibana M，Amato P，Sparman M，et al.Towards germline gene therapy of inherited mitochondrial diseases［J］.Nature，2012，493(7434):627－631.

［10］Takeda K，Akagi S，Kaneyama K，et al.Proliferation of donor mitochondrial DNA in nuclear transfer calves(Bos taurus)derived from cumulus cells［J］.Molecular Reproduction and Development，2003，64 (4):429－437.

［11］Mitochondria are not autonomous organelles but are under the influence of the nucleus.1，500 nuclear genes are needed formitochondrialfunction.HFEA.Evidence to mitochondria review［EB/ OL］.http://www.hfea.gov.uk/docs/Mitochondrial_Review_non－confidential_evidence_full_PDF_ reduced.pdf.

［12］HFEA.Non－confidential minutes of scientific review workshop.25 March 2011.and HFEA.Non－confidential written evidence submitted to the panel［EB/OL］.(2011－03－25)［2014－05－24］.http://www.hfea.gov.uk/6372.html.

［13］Novel techniques for the prevention of mitochondrial DNA disorders:an ethical review［EB/OL］.http://www.nuffieldbioethics.org/mitochondrialdna－disorders.

［14］Turner A J，Coyle A.What does it mean to be a donor offspring?The identity experiences of adults conceived by donor insemination and the implications for counselling and therapy［J］.Hum Reprod，2000，15(9):2041－2051.

［15］Jadva V，Freeman T，Kramer W，et al.Experiences of offspring searching for and contacting their donor siblings and donor［J］.Reproductive Bio-Medicine Online，2010，20(4):523－532.

［16］ Eugenics fear over gene modification［EB/OL］.(2013－03－15)［2014－05－15］.http://www.theguardian.com/science/2013/mar/15/eugenics－fear－over－gene－modification.

［17］ Buckland L.Lord Robert Winston warning over child‘eugenics’［EB/OL］.(2013－03－18)［2015－06－21］.http://www.scotsman.com/ news/health/lord－robert－winston－warning－over－child－eugenics－1－2842227.

［18］Newman S A.The British Embryo Authority and the Chamber of Eugenics［EB/OL］.(2013－11－05)［2015－05－23］.http://www.huffingtonpost.com/stuart－a－newman/mitochondrial－replacement－ethics_b_2837818.html utm_hp_ref= science.

［19］St J J，Barratt C L.Use of anucleate donor oocyte cytoplasm in recipient eggs［J］.Lancet，1997，350 (9082):961－962.

［20］Meilaender G.Bioethics:A Primer For Christians［M］.Carlisle Paternoster Press，1997:43.

［21］Lewis C S.The Abolition of Man_Reflections on Education with Special Reference to the Teaching of English in the Upper Forms of Schools［M］.HarperOne，2001.

〔修回日期 2015－07－14〕

〔編 輯 吉鵬程〕

Reflection on In Vitro Fertilization Technology of“Three－parent Embryos”for Mitochondrial Diseases

WANG Zhangsheng1，TANG Zeng2，ZHOU Yunjiao1
(1 Internal Medicine Cardiovascular Department，Shanghai Fifth People's Hospital Affiliated to Fudan University，Shanghai 200240，China，E－mail:linerzhiqiu@126.com;2 School of Public Health，Fudan University，Shanghai 200032，China)

Mitochondrial disease is an unusual genetic disease.The in vitro fertilization technology of“threeparent embryos”as a new assisted reproductive technology，may help women to prevent their mitochondrial diseases passing on to their children，but it's still controversial in many aspects.The article presents some scientific and ethical analysis and reflection on this technology.In terms of its necessity，safety，efficacy，and ethical were discussed，and the application of the technology may bring the risk of concern is put forward，based on the present situation of and attitude toward the technology should be taken to keep.

Three－parent Embryos;Assisted Reproduction;Mitochondrial Disease;mtDNA;PNT;MST

R－052

A

1001－8565(2015)05－0679－04

2015－04－21〕