維吉尼亞理工學院暨州立大學(VPISU)的生醫科學與病理生物研究團隊，成功建立能夠模擬粒線體疾病的活細胞模型。這些細胞模型將為藥物研究和未來對疾病的研究打下基礎。該研究並已於5、6月前後發表於《Mitochondrion》和《BMC Molecular and Cell Biology》。
 
粒線體是透過電子傳遞鏈產生ATP給予細胞能量，而傳遞鏈由五個蛋白質複合物組成。粒線體疾病患者可能在複合體Ⅰ或Ⅱ中存在缺陷，通常會對神經系統造成影響，例如癲癇或大腦功能異常，也有可能罹癌。
 
但截至目前，儘管治療、維生素和飲食調整，已經能夠幫助緩解症狀並減緩疾病的進展。但是，粒線體疾病本身仍沒有治癒方法。而已知全世界有五千分之一的人受到粒線體遺傳疾病的影響，其中大多數是兒童。
 
同時，研究人員雖然已應能夠確定找出缺陷的確切位置，但要為這些線粒體疾病創造治療方法也一直是一個挑戰。
 
為了測試候選藥物，該研究人員必須先建立細胞模型，即無需從患者提取樣本。接著為了要創造模擬的患病細胞，研究團隊使用CRISPR/Cas9技術改變複合體Ⅰ和Ⅱ的編碼，創造了兩種細胞系，一種去除複合物Ⅰ，另一種去除複合物Ⅱ。
 
改造的細胞模型經證實，能符合疾病細胞三大標誌: 消耗氧氣較少、生長緩慢，且無法產生足夠ATP使細胞正常運作。
 
另外，研究團隊也利用此細胞模型測試艾地苯醌(Idebenone)藥物，這是一種合成的輔酶Q類似物。實驗中發現， Idebenone能改善複合物Ⅱ主導的粒線體呼吸作用和細胞增殖過程，結果表明，Idebenone能夠替代複合物Ⅱ作為電子供體以改善電子傳遞鏈功能。
 
研究領導人Bandara表示，通過此ㄧ治療，能在一定程度上恢復細胞生長和耗氧量。他也說明，細胞模型能使我們觀察到當兒童罹患粒線體疾病時的細胞歷經過程，也能夠對新候選藥物的毒性和有效性做進一步研究。
 
該研究已使研究團隊獲得兩項細胞的臨時專利。細胞模型也通過全球最大從事生命科學的非營利組織Ximbio，提供給感興趣的研究人員和製藥公司使用。
 
參考資料:
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210715103015.htm
https://bmcmolcellbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12860-021-00370-w

(編譯/實習記者 蕭宇軒)