Page 123 - 医学检验技术发展与创新

第四章 分子诊断临床应用

目前线粒体病的诊断需结合临床诊断、病理检查、生化检测以及分子诊断
综合进行分析。在临床疑诊时，分子诊断对线粒体病的确诊起到了关键性作用。
此外，检测线粒体疾病标志物水平也有助于线粒体病的及时诊断。随着分子生物
学和高通量测序技术的发展和应用，相信未来会发现更多线粒体病致病新基因和

新突变，也会有更加方便和精准的技术用于线粒体病的生化检测，并通过大量的
临床研究发现更多可靠的线粒体疾病标志物，从而提高线粒体病的诊断效率。

二、线粒体 DNA 拷贝数作为生物标志物

线粒体是一种重要的细胞器，是能量代谢和生物合成的关键场所，参与氧

化还原稳态调节、信号转导、癌变、固有免疫、细胞凋亡和自噬等多种生物学过
程，并且与衰老、癌症，以及多种疾病密切相关。人类的线粒体基因组为长度约
16.6kb 的双链闭合环状脱氧核糖核酸（DNA），其基因排列紧凑，主要由 13 个

蛋白编码基因、2 个 rRNA 基因、22 个 tRNA 基因，以及一段含有重（heavy，H）
链复制起点的主非编码区域（major non-coding region，major NCR）和一段含有轻
（light，L）链复制起点的次非编码区域（minor NCR）构成。近年来，有研究发
现，线粒体 DNA 还存在短开放阅读框（short open reading frame，sORF），可编
码，被称为线粒体源肽（mitochondrial-derived peptides，MDPs）的小肽，参与多

种生物学过程。大部分人类细胞中含有几百至几千个线粒体，每个线粒体的线粒
DNA 拷贝数约为 2 ～ 10。线粒体 DNA 的拷贝数在不同个体及相同个体的不同组
织和细胞中均有差异，且在不同生理条件下可发生变化。线粒体 DNA 拷贝数的

多样性和可变性可以反映多种生理状态和生物学过程，具有作为生物标志物的重
要潜力。
（一）线粒体 DNA 拷贝数的多样性
1. 线粒体 DNA 拷贝数
在不同组织器官及生理条件下的差异人类细胞中，细胞核基因组具有相对固

定的拷贝数，而线粒体 DNA 的拷贝数则在不同组织中呈现出巨大的差异，从几
百到数十万个不等。人类细胞中，仅成熟红细胞不含线粒体 DNA。在生殖细胞
中，成熟卵母细胞的线粒体 DNA 拷贝数为 150000 以上，比大部分体细胞高一个

数量级以上，而精子细胞线粒体 DNA 拷贝数仅约为 10012。线粒体 DNA 拷贝数
在一定程度上与细胞能耗有关，例如，心脏和骨骼肌细胞等高耗能细胞平均线粒

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