癌细胞遗传不稳定，mtDNA 突变研究意义重大。其突变易探查，可提高癌症诊断敏感性，但仍有诸多问题待解，如化疗试剂与 mtDNA 相互作用等，相关研究正不断推进。
癌细胞的线粒体 DNA (mtDNA) 突变
癌细胞显示出 mtDNA 中的遗传不稳定性，包括突变、缺失和易位等改变。通过从体液中收集细胞并进行基因扩增技术，可以确定肿瘤内的 mtDNA 突变，这不仅对生物学领域做出重大贡献，还使癌症的早期诊断成为可能。
mtDNA 突变在癌症诊断中的应用
对 10 种结肠癌细胞系进行的完整线粒体基因组分析发现 7 种体细胞突变，表明可能影响线粒体功能。还发现 mtDNA 突变比核 DNA (nDNA) 突变更容易检测，因为 mtDNA 具有更高的拷贝数。
研究表明，mtDNA 基因突变的检测可以提高癌症诊断的敏感性。通过对原发性肿瘤的 mtDNA 基因组进行 80% 的测序，研究人员在体液样本中发现了 64% 的膀胱癌病例、46% 的头颈癌病例和 43% 的肺癌病例存在体细胞 mtDNA 突变。这些突变最常发生在 NADH 脱氢酶亚单位 4 基因和替代环 (D 环) 区域内。
mtDNA 突变的功能意义
尽管已经获得了有关癌细胞 nDNA 改变的许多知识，但很少注意到 mtDNA 的突变。大量证据证实线粒体参与了癌细胞的凋亡。
线粒体基因组含有 13 种多肽成分，这些成分在呼吸链酶复合物中起作用。每个细胞含有高达 10000 个线粒体，每个线粒体约有 10 个拷贝的基因组。在氧化磷酸化期间，mtDNA 比 nDNA 更容易受到反应性氧类 (ROS) 的损害。mtDNA 损伤的修复效率低于 nDNA 中。此外，正常 mtDNA 缺乏组蛋白，这可能使它对 ROS 和 DNA 破坏性试剂更加敏感。
确定这些改变的功能性意义很重要，因为突变发生在正常细胞的线粒体基因组中，并随年龄增加而增加。D 区包含复制起始点和转录起始的启动子，因此突变可以影响 mtDNA 的复制率。
化疗试剂与 mtDNA 的相互作用
癌细胞的线粒体膜极性增加，这使阳离子脂质药物能够在线粒体中蓄积。因此，癌细胞线粒体的负电荷增加，代表了阳离子亲脂药物的潜在选择性靶点。
目前正在临床评估的 rhodamine 衍生物 MKT-077 可以破坏 mtDNA。体外实验表明，一些传统的化疗试剂，如阿霉素，可以破坏癌细胞中的 mtDNA。然而，这些药物的细胞毒效应与 mtDNA 破坏程度的相关性还有待阐明。
mtDNA 突变在癌症诊断和治疗方面具有重要意义，但仍有诸多问题待解决，如确定特异癌症的特异 mtDNA 改变、化疗试剂与 mtDNA 相互作用的程度等，这方面的研究有待进一步深入。
