我们在2019年与年龄相关的最终疾病会议上采访了SENS研究基金会的 Amusa Buminasan博士，介绍了她对线粒体修复疗法的研究，动物模型实验的意义以及对衰老研究的未来的看法。
Amusa Buminasan博士分别获得了浦那大学和印度国家化学实验室的生物化学硕士学位和博士学位。她继续在宾夕法尼亚大学和美国罗格斯大学研究线粒体。她在美国心脏协会的码头实习后，详细研究了线粒体的融合和分裂机制，铁硫簇的生物合成以及蛋白质向线粒体的传递。Amusa目前领导加利福尼亚山景城的MitoSENS计划。她的研究小组正在研究线粒体DNA（mtDNA）突变，并开发方法以通过线粒体基因的异位表达来恢复由于这些突变而丧失的功能。遗传性线粒体DNA突变可导致严重而虚弱的疾病，例如NARP，Lei综合征和MELAS。利用其技术，MitoSENS团队已经成功地稳定表达了ATP8基因，并希望在不久的将来为所有13个基因重复成功。他们的目标是开发安全有效的基因疗法来治疗线粒体功能障碍。面试
Thomas Warner Lehner：您的研究团队于2015年开始开发一种用于mtDNA异位表达的先进方法，并且已经显示出非常有希望的结果。这种新方法克服了异位表达的哪些障碍，您认为这对模型动物的进一步研究意味着什么？Amusa Buminasan：克服的主要障碍是我们至少表达了所有13个基因。我们使用单一方法对所有13个基因进行了严重的更正，但是这种方法对它们的作用可能有所不同。也许由于它们的特征，我们将不得不为每个基因重新设计所指示的方法。因此，所有13个基因的长度，疏水性以及它们靶向的复合物都不同。主要障碍是疏水性因素。蛋白质可以多层覆盖线粒体内膜，您需要从外部获取蛋白质。这13种蛋白质在基质中合成并整合到它们的复合物中。但是通过异位表达，它们在细胞质中合成，必须穿过两个膜，然后到达正确的位置。线粒体本身在外膜和内膜上都有易位酶（催化离子或分子通过膜的转移的酶），它们的作用不同。根据目的地，将涉及不同的机制。我们必须依次开发蛋白质，一个接一个地开发，或者改变每个蛋白质，以便它们识别并参与正确的路径。我们将对所有13个基因进行一般性更正，此外，我们将对每个基因进行个人更正以使其发挥功能。第一步是至少看到结果-此步骤已完成。托马斯·沃纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：当选择基因用于异位表达时，什么准则指导MitoSENS？Amusa Buminasan：障碍之一是检查我们的技术是否确实有效，为此，我们需要模型系统。让我们证明ATP8起作用的原因是存在严重突变的患者细胞株，该突变对于ATP8而言为零。人类的MtDNA突变出现在不同的水平，但是对于患者来说，完全缺乏某种蛋白质是非常不寻常的。这是罕见的事件。但是线粒体DNA存在于异质性中。突变体与正常线粒体的比例是决定疾病表型的一个因素。或由于正常的mtDNA抑制突变DNA的事实而使疾病受到抑制。我们确信ATP8的正确功能的原因之一是，我们设法获得了零细胞系，并表明外源蛋白质到达正确的位置并恢复了其许多功能。实际上，我们可以使用正确的细胞系-很少有的成功。好吧，为什么不利用这一点呢？托马斯·沃纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：今年4月，一组中国科学家发表了一篇评论，讨论了使用果蝇蝇作为研究mtDNA突变的模型的好处。您能解释为什么MitoSENS小组更喜欢对小鼠而不是苍蝇进行研究吗？Amusa Buminasan：正如我们在这次会议上了解到的那样，苍蝇在生化水平上要确保某些方法可行，但是您需要更高的哺乳动物才能在人体中进行临床试验。同样，碰巧我们有了ATP8基因的小鼠疾病模型。这是一个很好的模型，没有零突变。该蛋白仍然可用，但它是一种低功能蛋白。该病的症状轻微，但非常重要。它们是糖尿病或胰岛素抵抗的特征。从行为的角度来看，小鼠不是抗应激的。因此，如果异位ATP8起作用并且我们可以在小鼠细胞核中合成它并恢复其功能，那么从生化和行为的角度来看，我们都可以轻松地证明人体的状态已恢复正常。这就是为什么我们更喜欢将鼠标作为模型动物。托马斯·华纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：为什么在最大程度地发展抗衰老疗法的过程中，最大可修改鼠标的开发和使用？Amusa Buminasan：如您所知，SENS正在为“最大可修改鼠标”提供资金。当前，基因治疗通常使用腺相关病毒的载体进行，其治疗是暂时的。即使是现在，布拉斯科博士也证实了这一点。优点是效果是暂时的-好像时间会减弱。但是，在同种异体表达的背景下，我们希望这种作用是稳定且持久的。多亏了可最大修改的鼠标，我们才能将整个基因放入基因组中。使用腺相关病毒，您会受到可为基因组贡献的有效载荷的限制。我们的目标是随着时间的推移将所有13个基因引入基因组。这是一个很高的标准，但这正是我们想要实现的目标。为实现此目的，我们创建了“最大可修改鼠标”，以便在其中至少放置一个基因。我们希望将来将其他基因放入其基因组中，以便以与控制位于细胞核中的其他线粒体基因相同的方式来控制它们的转录和翻译。最大可修改鼠标最适合于此。托马斯·华纳·莱纳：异位表达的替代方法是异种表达的其他物种的蛋白质，其功能相似。异种ascidia氧化酶显示了异种表达成功的一个例子，它完全恢复了某些突变果蝇的生存能力。您能否说出同种异体表达与异种表达相比在人类治疗中的优势？Amusa Buminasan：我们希望将其尽可能人性化。这些基因在核基因组中是外来的。您可能已经引入了该外来基因产生的新免疫谱。现在，如果您要使用异种表达，则将进行更多更改。从测试的角度来看，我们必须检查掉落入细胞核的其他生物的所有基因。我们可以进行这些更改，但是我们希望更改尽可能人性化。这些基因中的许多在进化过程中迁移到细胞核，获得了各种变化，使其得以转化。在某些动物中，复合物I仅由于一种蛋白质而起作用，例如NDI1在酵母中。但是在人类细胞中，为了发挥功能，需要47种蛋白质，其中7种是从线粒体DNA合成的，其余40种是从核DNA合成的。您将不想表达外源蛋白（NDI1），然后尝试恢复其功能。从纯粹的实验角度来看，您可以执行此操作，但如果要保持整个生化复合物的完整性，则将其用作治疗方法并不是一个好主意。我什至无法想象在此过程中可能会遇到什么困难。基因疗法本身很复杂，现在可以想象基因疗法就像是酵母基因。托马斯·华纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：您能说出什么样的关于人体治疗的现实名词？Amusa Buminasan：实际上，这种疗法已经存在，但对于转码版本而言。也就是说，我们已经有了先例。我们需要做的就是证明我们的版本更好并且具有更好的免疫特性。这就是为什么我们要在动物模型上做它-证明它有多好。我无法说出日期-这是一个非常棘手的问题。会议期间，有人已经问过我。如果动物研究进展顺利，那么五年。开始人类疗法的时间不是五年，而是要证明该方法相当好的五年时间，才能开始基于此方法开发人类疗法。托马斯·华纳·莱纳：有几个因素有利于随着时间的推移mtDNA中突变的积累。是否有必要用其他疗法补充mtDNA基因的异位表达，以减少随时间推移出现的突变数量，从而在衰老中看到明显的效果？Amusa Buminasan：好问题。如果用已有的东西补充异位表达，例如艾地苯醌，伊拉米肽或类似的东西，这将很有用。它们都是抗氧化剂，可改善氧化磷酸化的功能。但是，这是患者进行基因治疗的一个问题；他们的疾病可能无助于采用这种治疗。它们的生化复合物不能完全发挥功能，但是辅助疗法仅影响部分级联反应，而线粒体通常不能发挥应有的作用。您可能需要将他们的疾病纠正到一定水平，只有在那之后应用基因疗法以确保基因疗法有效。关于衰老，有争议的问题是mtDNA突变是否是衰老的主要因素。我们的目标是帮助患者，并在可能的情况下走得更远。托马斯·沃纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：您认为，现在最需要进行抗衰老生物技术研究的是什么，以便在未来10年中在该领域取得尽可能多的进步？Amusa Buminasan：我认为我们需要好的生物标志物。这是该领域中缺少的内容。每个人都想要快速修复。研究涉及多个领域，每个研究人员都认为自己的研究对于对抗衰老很重要，但我认为这并不对。我认为衰老更像是随着时间的推移分解整个建筑群。因此，我们需要更好的标记，也许还需要更好地理解健康（老年）的含义。人们不应该接受这样的事实：随着年龄的增长，他们会衰老然后死亡。可能有必要引起公众对这个问题的关注，以便人们理解欲望是一道正常现象，并且一生都可以健康。托马斯·沃纳·莱纳（Thomas Warner Lehner）：您想从记者那里听到哪个问题，您从未问过？Amusa Buminasan：这是一个出乎意料的难题。我现在无法回答。但是，我想谈一谈MitoMouse。我要代表SENS的MitoTeam，感谢LEAF的帮助。参考文献Pfanner, N., Warscheid, B., Wiedemann N. (2019). Mitochondrial proteins: from biogenesis to functional networks. Nature Reviews: Mol Cell Bio, 20, 267-284.
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SENS志愿者Vladislav Genzhera翻译