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| 通过线粒体引入第三方的DNA |
当诺亚·舒尔曼在2016年圣诞节几天后出生时，他的父母克里斯特勒和埃文丝毫不为他的健康担心。因为孕期一切顺利，分娩也是如此。
但出生没几天，诺亚就开始出状况。他不吃东西，体重开始往下掉，还整天昏昏欲睡。几位儿科医生都劝舒尔曼夫妇放宽心，说他们可能对诺亚的症状过于敏感了，因为克里斯特勒是一名护士而埃文是一名医师助理——他们的表现在首次当父母的人群中很是典型。“我们都被归入神经质的父母那一类。”埃文说。
但当诺亚出现喘不上气的迹象时，惊慌失措的舒尔曼夫妇还是决定赶紧带他去看急诊。接下来的几个月，诺亚一直待在医院里。有一个月，他多次突发紧急状况，包括癫痫发作和心脏病发作，身体饱受摧残。在那之后舒尔曼夫妇得知，他们的儿子患上了一种罕见的遗传性疾病，线粒体受到侵袭。
在全球范围内，每4000人中就有一人（在美国是每两万人中有一人）患线粒体疾病。人体的几乎每一个细胞里都有线粒体，作为人体的“分子电池”，它们为细胞的一切活动提供能量。线粒体也有自己的DNA，如果DNA变异，可能导致听力丧失、糖尿病、肌肉无力、癫痫发作和心脏病等病症。目前医学界对线粒体疾病束手无策，尚无法运用基因疗法来修复或改变受侵袭的线粒体基因。在出生3个月后，诺亚离开了人世。
就在他们尽量去接受儿子的死亡时，舒尔曼夫妇在情绪上再遭重创。医生直截了当地说，他们不要再想着生一个生理上健康的孩子了。线粒体变异的发生方式使得每次怀孕就像是玩生育轮盘赌，变量是他们的孩子受到的影响有多严重。“他们面无表情地望着我们，语气平静地说我们不会再有一个亲生孩子了。”埃文说。医生建议他们考虑领养孩子或使用捐献的卵子来孕育孩子。
虽然也考察了这些选项，但他们仍不打算放弃拥有自己孩子的念头。“当时我们就意识到要再生一个孩子，”克里斯特勒说，“还记得诺亚出生后，我们抱着他——那种感觉与众不同，是一种情感的联结与纽带。”
也就在那时，他们得知了线粒体替代疗法（MRT），这是一种很被看好的创新性生育疗法，可以让像舒尔曼夫妇这样的人生育健康的宝宝。包括使用来自供体的健康线粒体DNA来替代变异的线粒体，同时保持亲生父母的DNA完整无缺。传统的体外人工受孕（IVF），结合了来自父母二人的遗传物质，在这一疗法中再进一步，通过线粒体引入了来自第三方的少量DNA。
“我们正在跨越一道此前从未跨过去的障碍。”哥伦比亚大学分子遗传学实验室医学主任平野道雄博士说。作为研究的一部分，他打算把线粒体替代疗法用在舒尔曼夫妇身上，“很显然，（用这种疗法孕育的）胚胎或生下的宝宝，生理上有3种不同的DNA来源，这种构想堪称独特或者说新颖。”
像平野道雄这样从事该领域研究的科学家和舒尔曼夫妇这样的家庭更容易接受线粒体替代疗法。在他们眼里，这是一项被迫切需求的生育措施;而在伦理学家和立法者眼里，它则是一个棘手问题，事关如何界定为人父母的权利，以及永久性改写某人的遗传密码是否合乎道德等。目前基因疗法正被用来治疗癌症及其他一些疾病，以测试其疗效。因为在这种治疗中，改写遗传密码只影响到接受治疗者本人。但有些研究涉及修改卵子、精子或胚胎的遗传密码，这时科学家们面对的规则要严格得多，因为这些修改会一代代传递下去，而伦理学家和立法者还没作好准备来接受这种科技飞跃带来的社会影响。
| 新疗法拓宽了人类繁衍的边界 |
线粒体替代疗法被认为是基因编辑的一种形式。1978年，随着受孕的阵地从子宫转移到实验室——全球首例试管婴儿在英国诞生——体外人工受孕重新定义了生育。同样地，线粒体替代疗法——更广泛地说是它所代表的修改胚胎基因的新时代，拓宽了人类繁衍的边界。研究者表示，尽管引起了一些担忧，但该技术值得去追求，因为对线粒体的更广泛了解可以为不孕不育症提供新的解决方案，即便是不受线粒体疾病影响的人也可能从中受益。例如，有证据表明，重新激活线粒体可以改善衰老卵子的质量和功能，这使那些想方设法排出足够多的健康卵子，以便运用体外人工受孕法怀上孩子的大龄女性，成功受孕的几率增加了将近80%。
“我们真正改变了人们成功受孕并顺利生产的几率。”美国东北大学生物系主任乔纳森·蒂利说，他正是这个项目的开创者。
诺亚生病后，舒尔曼夫妇才了解了线粒体疾病以及这种疾病为何常常由母亲遗传给孩子。因为胚胎通常会保留卵子的線粒体，同时却只保留精子的一小部分线粒体。诺亚一被确诊，克里斯特勒就去检测了基因，发现自己70%至80%的线粒体发生了变异，尽管她没出现任何病症。
每个卵子含有数十万至上百万个线粒体——没有人真正计算过到底有多少——研究人员最近才发现，每个线粒体在细胞中的功能各异。虽然细胞的长链DNA被紧紧地缠绕在其细胞核中，但线粒体作为一种存在于细胞内的独立细胞器，自身有着由37个基因构成的DNA。作用于线粒体的变异次数和类型会对细胞产生不同程度的影响，可能导致一系列不可预测的症状。
“对于患有线粒体疾病的女性来说，最大的问题是无法知道她们的孩子会在多大程度上发生变异。”英国纽卡斯尔大学生殖生物学教授玛丽·赫伯特说，她正在领导开展一个项目，在受疾病侵袭的人群中测试线粒体替代疗法。“一名女性会产生变异负荷波动很大的卵子，所以她可能怀上一个完全健康的孩子，也可能怀上一个不健康的孩子，这很难说。”
控制这种不可预测性的一种方法是体外人工受孕，并进行胚胎植入前基因诊断（PGD），这通常用于多种遗传性疾病的检测，包括唐氏综合症和肌肉萎缩症。在这些病症的治疗中，医学专家可从一个几天大的胚胎中提取出一颗细胞，分析其DNA携带的变异量。同样的策略可应用于线粒体DNA，医生只会把那些线粒体的变异量少于18%到20%的胚胎植入其母体内，他们认为这种变异量不会导致衰弱症状。PGD可在英国和其他国家做，但在美国，这种诊断只能出于研究目的，所以舒尔曼夫妇只得求助于国外的PGD项目，以进行基因筛查。