2020年1月21日， 中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院檢驗(yàn)科劉志忠主任團(tuán)隊(duì)在《Clinica Chimica Acta》發(fā)表題為 “Decreased mitochondrial DNA copy number in children with cerebral palsy quantified by droplet digital PCR” 的研究論文，該研究利用微液滴數(shù)字PCR（ddPCR）對腦癱患兒的線粒體DNA（mtDNA）進(jìn)行精確定量，研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，腦癱患兒的mtDNA拷貝數(shù)顯著減少，且mtDNA拷貝數(shù)的變化與腦癱患者的臨床特征具有相關(guān)性，為探索腦癱的分子機(jī)制和臨床特征提供了新的線索。

研究背景

腦性癱瘓（CP）是一種由于發(fā)育中的胎兒或嬰兒大腦受到非進(jìn)行性損傷而引起的永久性疾病，主要表現(xiàn)包括持續(xù)性運(yùn)動(dòng)和姿勢發(fā)育異常、活動(dòng)受限，常伴有感覺、認(rèn)知、交流、行為的障礙，以及癲癇和繼發(fā)性肌肉骨骼障礙。每千名活產(chǎn)嬰兒中約有2-3名受到影響，是目前兒童主要致殘性疾病之一。

人的大腦和肌肉中含有豐富的線粒體，其功能障礙會影響細(xì)胞功能，并與許多人類疾病有關(guān)，例如癌癥、神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)行為疾病和肌肉骨骼疾病。近年來，mtDNA拷貝數(shù)被認(rèn)為是線粒體功能障礙的潛在生物標(biāo)志物，在自閉癥、神經(jīng)退行性疾病、腦外傷、癌癥風(fēng)險(xiǎn)等疾病中均有報(bào)道。然而，迄今為止，尚無關(guān)于CP中mtDNA拷貝數(shù)的變化及其與CP臨床特征的關(guān)系的研究報(bào)道。

研究方法

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用新羿生物的TD-1 Droplet Digital PCR系統(tǒng)精確定量mtDNA和細(xì)胞核DNA（nDNA）的拷貝數(shù)，每個(gè)細(xì)胞的mtDNA拷貝數(shù)定義為線粒體基因ND1（NADH脫氫酶1）基因拷貝數(shù)與核基因HBB（人類β-珠蛋白）基因單拷貝數(shù)之比（圖1）。

圖1 基于微液滴數(shù)字PCR的mtDNA拷貝數(shù)檢測示意圖

共104名患有CP的兒童和78名典型發(fā)育兒童被納入此研究中，結(jié)果顯示，在不同年齡和性別的兒童中，患有CP的兒童的mtDNA拷貝數(shù)均顯著低于健康兒童（216.76±71.39 vs. 359.66±72.78，p<0.001）（圖2）。研究人員進(jìn)一步研究CP患兒的mtDNA拷貝數(shù)和臨床特征之間的相關(guān)性，他們發(fā)現(xiàn) CP患者中痙攣性偏癱患者的mtDNA拷貝數(shù)最高（152.27±49.78），痙攣性四肢癱瘓患者最低（90.64±21.55），這兩個(gè)亞組之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p = 0.001），但痙攣性偏癱和痙攣性截癱之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（152.27±49.78 vs. 129.18±66.61，p = 0.274）。

圖2 CP組和健康對照組中的mtDNA拷貝數(shù)隨年齡范圍的變化圖

研究結(jié)論

目前，數(shù)字PCR已發(fā)展為一種功能強(qiáng)大的核酸檢測技術(shù)，利用其絕對定量的特性，mtDNA拷貝數(shù)十分接近的樣本之間的差異亦能夠被檢出，這些樣本往往無法通過其他mtDNA定量方法區(qū)分。腦癱患兒外周血的mtDNA拷貝數(shù)的變化，可能反應(yīng)了腦癱患兒組織中的的線粒體損傷及程度。據(jù)報(bào)道，腦癱兒童中個(gè)別病例發(fā)現(xiàn)有線粒體基因功能性突變，這部分患兒可歸為“線粒體病”。外周血線粒體拷貝數(shù)定量檢測聯(lián)合高通量測序分析基因突變，有助于腦癱的診斷和預(yù)后評估。

編者按

陸必超和曾凡勇和為該論文的共同第一作者，劉志忠主任為論文的通訊作者。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009898120300279?via%3Dihub