我们的细胞含有线粒体，其为我们的细胞运作提供能量。这些线粒体中的每一个都含有少量的线粒体DNA。然而线粒体DNA只占整个人类基因组的0.1%且完全由母亲传给孩子。这也意味着我们的线粒体DNA的缺陷会影响线粒体的运作并导致线粒体疾病的发生。
据悉，这些严重的、往往是致命的疾病会影响到约每5000人中的1人。这些疾病是不治之症，基本无法治愈。
据了解，每个细胞中通常含有约1000个线粒体DNA副本，其中受损或变异的百分比将决定一个人是否会患上线粒体疾病。通常情况下，一个细胞中60%以上的线粒体需要出现问题疾病才会出现，一个人的线粒体缺陷越多他们的疾病就越严重。如果可以减少有缺陷的DNA的百分比，那么该疾病就有可能被治疗。
一个含有健康和有缺陷的线粒体DNA混合的细胞被描述为“异质体”。如果一个细胞不包含健康的线粒体DNA，那么它就是“同质体”。
2018年，剑桥大学MRC线粒体生物学组的一个团队在小鼠身上应用了一种实验性的基因治疗方法并能成功地瞄准并消除异质细胞中受损的线粒体DNA从而使具有健康DNA的线粒体取而代之。
“我们早期的方法非常有前途，是第一次有人能够在活体动物中改变线粒体DNA，”Michal Minczuk博士解释道，“但它只在有足够的健康线粒体DNA来复制自己并取代被移除的错误线粒体的细胞中起作用。它不会在整个线粒体有错误DNA的细胞中起作用。”
在最近发表在《Nature Communications》上的文章中，Minczuk博士及其同事使用了一种被称为线粒体碱基编辑器的生物工具来编辑活小鼠的线粒体DNA。该治疗方法使用一种改良的病毒进入小鼠的血液中，然后被其细胞吸收。该工具会去寻找一个独特的碱基对序列--构成DNA的A、C、G和T分子的组合。原则上，这将使该工具能够纠正某些导致线粒体功能障碍的“拼写错误”。
目前没有合适的线粒体DNA疾病的小鼠模型，因此研究人员使用健康小鼠来测试线粒体碱基编辑。然而这表明在活体动物中编辑线粒体DNA基因是可能的。
Minczuk博士实验室的博士后研究员、该研究的论文第一作者Pedro Silva-Pinheiro指出：“这是第一次有人能在活体动物中改变线粒体的DNA碱基对。这表明，原则上，我们可以进入并纠正有缺陷的线粒体DNA中的拼写错误，并产生健康的线粒体从而使细胞能够正常运作。”
在英国开创的一种被称为线粒体替代疗法的方法--有时被称为“三人IVF”--允许用来自健康捐赠者的线粒体替换母亲的缺陷线粒体。然而这种技术非常复杂，即使是标准的试管婴儿，也只有不到1/3的周期是成功的。
Minczuk博士补充称：“显然，在我们的工作能够带来对线粒体疾病的治疗之还有很长的路要走。但它表明，未来有可能出现一种治疗方法来消除线粒体替代疗法的复杂性并将使有缺陷的线粒体在儿童和成人中得到修复。”