作者:约翰·休伊特
（同organic）有机 信用:维基百科 尽管CRISPR/Cas9系统在编辑核基因组方面得到了广泛应用，但使用它来编辑线粒体基因组一直存在问题
主要的障碍是在小mtDNA缺乏合适的编辑位点，以及传统上难以将引导核糖核酸导入线粒体基质，在那里可以获得类核体
最近发表的两篇论文表明，在这两个方面都取得了重大进展
第一篇论文发表在《科学·中国生命科学》杂志上，使用CRISPR技术在几个mtDNA微同源区域诱导插入/缺失事件
这些InDel事件是由双链断裂(DSB)损伤特异性触发的
作者发现InDel突变通过sgRNA多路复用和一种叫做iniparib的DSB修复抑制剂得到了显著改善，这表明DSB修复机制可以操纵mtDNA
在发表在《分子医学趋势》杂志上的第二篇论文中，研究人员对不同形式的细胞核和线粒体基因组编辑的最新进展进行了全球综述
为了更深入地了解这些新发展，我联系了Payam Gammage，他是线粒体编辑专家，在完善基于锌指核酸酶(ZFNs)的略有不同的编辑技术方面有着良好的记录。
这些核酸酶能够靶向双链线粒体，在精确的碱基对位置进行切割，因此可以消除具有错误核仁的异质线粒体
最近，佩亚姆发现，在癌症中发现的30个突变最多的基因中，有25个在mtDNA
这些突变发生在约60%的肿瘤中的特定位点，至少在结直肠癌中，与wtDNA相比，实际上延长了患者约9年的寿命
超过70%的结肠直肠癌至少有一个mtDNA，其异源性水平高于5%
虽然核酸酶可以通过选择合适的线粒体来编辑有害的突变，但可以说，一项可以编辑新变体的技术还有待完善
虽然上述论文中描述的CRISPR编辑方法听起来很有前途，但佩亚姆提出了三个主要问题，让他们失去了一些信心
第一点是《生命科学》的论文没有完全解决靶向线粒体的sgRNA的问题
其次，以前在哺乳动物有丝分裂中已经描述过非常低水平的双链断裂再连接
在没有gRNA的情况下高水平表达的Cas9蛋白导致非特异性双链诱导
第三，研究人员使用的DSB修复抑制剂实际上可能不会像传统认为的那样起作用
换句话说，尽管它曾被认为能抑制聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，但后来证明它在不同的途径上起作用
此外，PARP甚至不局限于线粒体
哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所的刘中达最近发现了一种不需要CRISPR技术的精确、无损线粒体编辑的有趣新方法
你可能不知道他的名字，尽管他经常被认为是克里斯普的真正发明者，因为现代和进步的诺贝尔委员会的更高权力认为他不符合法案
刘的方法依赖于一种对双链DNA中胞嘧啶脱氨进行催化的细菌毒素——DddA
通过添加尿嘧啶糖基化酶抑制剂和TALEN样蛋白，刘创造了无RNA的DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑器(DdCBEs)，其能够以高的靶特异性和产物纯度在人mtDNA中催化C-G到T-A的转化
为了进一步探索线粒体基因的潜力，刘的团队成功地编辑了5个线粒体基因:MT-ND1、MT-ND2、MT-ND4、MT-ND5和MT-ATP8
任何想参与这项技术的人都可以访问刘上传到Addgene的质粒
例如，在ND4-DDCBe-右侧TALE位点上有一个ND4构建体，它有一个pCMV骨架，在哺乳动物细胞中表达
虽然线粒体对特定碱基对的完全编辑远远优于简单切割mtDNA，但该方法的总体性仍有待观察
只有当错误位于编辑器可以执行的特定转换内时，突变体的修正才是可行的
拥有这种技术确实提出了一个问题，即是否能创造出新的有益形式的持久线粒体异质体
例如，可能引入或产生更好地适应高海拔氧水平或具有增强产热能力的体质异质线粒体
无论如何，这些操作不太可能被继承；如果没有，它们就无法进入生殖细胞
撇开三亲胚胎冠军不谈，人工引入或以其他方式修改卵子内的线粒体将是任何人临床上最不应该涉足的(也是最危险的)地方
一种被称为大蜥蜴的奇特脊椎动物最近被发现保持两个独立的线粒体谱系，尽管序列差异约为10%
这在动物界是闻所未闻的，除了一些双壳类软体动物，众所周知，它们有明显的雌雄线粒体的双体遗传
据报道，mtDNA大蜥蜴的控制区和复制起点存在重大差异
研究人员认为，拥有两个不同的mt基因组可能会给一种异常耐寒的爬行动物带来适应性优势
在人类中，对于一些神经系统疾病和罕见疾病，存在着对线粒体编辑的大量需求
例如，自闭症与G8363A转移RNA(Lys)突变有关
其他研究最近证明了一种线粒体缺陷，涉及ND6基因错义突变(ND6P25L)，导致小鼠明显的自闭症内表型
ND6是NADH脱氢酶的一个亚单位，形成呼吸复合物1的一部分
尽管众所周知，自闭症在试图从核GWAS研究中确定致病基因时充满了不一致性，但动物模型中的线粒体编辑可能是更好地定义并最终治愈许多具有重要潜在线粒体成分的疾病的更直接方法
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