脑性瘫痪（CP）是一种由于发育中的胎儿或婴儿大脑受到非进行性损伤而引起的永久性疾病，主要表现包括持续性运动和姿势发育异常、活动受限，常伴有智力障碍、癫痫和继发性肌肉骨骼障碍等症状。每千名活产婴儿中约有2~3名受到影响，是目前儿童主要致残性疾病之一。

线粒体内携带着能够遗传的基因信息。已有研究表明，线粒体DNA（mtDNA）变异与许多人类疾病有关，例如癌症、神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病、神经行为疾病和肌肉骨骼疾病。近年来，mtDNA拷贝数被认为是线粒体功能障碍的潜在生物标志物，在自闭症、神经退行性疾病、脑外伤、癌症等疾病中均有报道。但迄今为止，尚无关于CP中mtDNA拷贝数变化及其与CP临床特征关系的研究报道。

近日， 中国康复研究中心北京博爱医院检验科刘志忠主任团队在Clinica Chimica Acta发表题为 “Decreased mitochondrial DNA copy number in children with cerebral palsy quantified by droplet digital PCR” 的研究论文。该研究利用微液滴数字PCR（ddPCR）对脑瘫患儿的mtDNA进行了精确定量。结果显示，与健康对照组相比，脑瘫患儿的mtDNA拷贝数显著减少，且mtDNA拷贝数的变化与脑瘫患者的临床特征具有相关性，为探索脑瘫的分子机制和临床特征提供了新的线索。

研究团队使用新羿生物的TD-1微液滴数字PCR系统精确定量mtDNA和细胞核DNA（nDNA）的拷贝数。每个细胞的mtDNA拷贝数定义为线粒体基因ND1（NADH脱氢酶1）基因拷贝数与核基因HBB（人类β-珠蛋白）基因单拷贝数之比（图1）。

图1. 基于微液滴数字PCR的mtDNA拷贝数检测示意图。

该研究共纳入104名CP患儿和78名正常发育儿童（健康对照组），其中所有脑瘫患儿都根据临床标准诊断进行了临床亚型划分。研究团队收集了所有受试者的外周血样本，并对分离出的DNA进行ddPCR检测。

分析结果显示，在不同年龄和性别的儿童中，患有CP患者的mtDNA拷贝数均显著低于健康儿童（216.76±71.39 vs. 359.66±72.78，p <0.001）（图2）。通过进一步分析CP患儿mtDNA拷贝数和临床特征之间的相关性，研究人员发现，CP患者中痉挛性偏瘫患者的mtDNA拷贝数最高（152.27±49.78），痉挛性四肢瘫痪患者最低（90.64±21.55），这两个亚组之间的差异有统计学意义（p = 0.001）。但痉挛性偏瘫和痉挛性截瘫之间无统计学差异（152.27±49.78 vs. 129.18±66.61，p = 0.274）。

图2. CP组和健康对照组中的mtDNA拷贝数随年龄范围的变化图。

该研究表明，基于ddPCR的绝对定量，mtDNA拷贝数十分接近的样本之间的差异亦能够被检出。无论性别或年龄范围，与健康对照组相比，CP患儿的mtDNA拷贝数均下降。此外，CP患儿外周血的mtDNA拷贝数变化，可能反应了患儿组织中的的线粒体损伤及程度，但仍需进一步研究验证。

目前，数字PCR已发展为一种功能强大的核酸检测技术。据报道，CP儿童中个别病例发现有线粒体基因功能性突变，这部分患儿可归为“线粒体病”。因此，线粒体拷贝数定量检测联合高通量测序分析基因突变，或有助于脑瘫的诊断和预后评估。

陆必超和曾凡勇和为该论文的共同第一作者，刘志忠主任为论文的通讯作者。

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