新化合物可以發(fā)現(xiàn)并幫助移除細(xì)胞中變異的線粒體DNA。圖片來源：日本京都大學(xué)/Mindy Takamiya

細(xì)胞線粒體內(nèi)的突變DNA序列可以使用一種定制的化合物消除。日本京都大學(xué)細(xì)胞材料綜合科學(xué)研究所科學(xué)家開發(fā)的這一新方法，有望帶來線粒體疾病新療法。相關(guān)論文近日刊登于《細(xì)胞—化學(xué)生物學(xué)》。

線粒體執(zhí)行許多細(xì)胞功能，包括能量生產(chǎn)、生物分子合成和鈣穩(wěn)態(tài)。線粒體有自己的DNA，不同于細(xì)胞核內(nèi)的DNA。這種線粒體DNA的突變會導(dǎo)致疾病，導(dǎo)致失明、肌肉無力甚至死亡。

在某些線粒體疾病中，突變DNA與正常DNA共存?！斑@種狀態(tài)被稱為異質(zhì)性?！闭撐牡谝蛔髡?、京都大學(xué)的Takuya Hidaka解釋道，“當(dāng)異質(zhì)性水平較低時(shí)，正常線粒體DNA可以維持線粒體功能。但當(dāng)突變的DNA超過一個(gè)關(guān)鍵閾值時(shí)，它就會受損。為了治療線粒體疾病，我們需要能夠從細(xì)胞中去除突變的線粒體DNA。”

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的生物工程師Ganesh Namasivayam Pandian解釋說，目前治療這類線粒體疾病的方法存在問題。其中一些涉及將遺傳物質(zhì)注入細(xì)胞，這可能導(dǎo)致不必要的改變。在其他情況下，抗氧化藥物被用于減少突變DNA的影響，而不處理核心突變。

于是，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于化學(xué)的方法來克服這些問題。他們設(shè)計(jì)了一種化合物，由線粒體穿透肽（MPP）與一種稱為吡啶—咪唑聚酰胺（PIP）的聚合物組成，這種聚合物可以針對特定的DNA序列進(jìn)行修飾。然后將其與現(xiàn)有的一種叫做氯丁酸的抗癌藥物結(jié)合。

MPP將化合物帶入線粒體，PIP在線粒體中與目標(biāo)DNA序列結(jié)合。這使得氯丁酸鹽能夠破壞目標(biāo)DNA以進(jìn)行清除。分析表明，該技術(shù)減少了實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類細(xì)胞中線粒體DNA的突變量。但研究人員指出，還需要使用疾病模型進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以確定這種方法在活體體內(nèi)的有效性。

“我們的概念驗(yàn)證研究可以擴(kuò)展到引起萊伯氏遺傳性視神經(jīng)病變等疾病的線粒體突變。這是一種遺傳性視力喪失，目前還沒有得到證實(shí)的治療方法?！盤andian說。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2021.08.003

來源：中國科學(xué)報(bào)