盡管已經(jīng)獲得有關(guān)癌細(xì)胞核DNA(nDNA)改變的許多知識，卻很少注意到線粒體DNA(mtDNA)的突變，但大量的證據(jù)已證實線粒體參與癌細(xì)胞的凋亡。線粒體基因組在16.5Kb的呼吸鏈酶復(fù)合物中含有13種多肽成份。每個細(xì)胞內(nèi)含有的線粒體高達(dá)10000，每個線粒體約有10個拷貝的基因組。

　　在氧化磷酸化期間，通過假設(shè)的反應(yīng)性氧類(ROS)的產(chǎn)生，對mtDNA的損害要比對nDNA的更常見。對某些類型的mtDNA損傷的修復(fù)，如氮芥類藥物通過核苷酸去除法治療腫瘤時，這種加合物的清除效率要比在nDNA中低，正常mtDNA缺乏組蛋白的事實有可能增加ROS和DNA破壞性試劑對mtNDA損害的敏感性。

　　對癌癥mtDNA突變的研究一般僅限于線粒體的基因組區(qū)域。在一項對10種結(jié)腸癌細(xì)胞系進(jìn)行的完整線粒體基因組分析中，所顯示的7種體細(xì)胞突變(也不是說，正常結(jié)腸中無體細(xì)胞突變，而腫瘤則是從正常結(jié)腸中衍生而來)預(yù)示著可影響其功能。突變是同質(zhì)的(換句話說，即在每個線粒體基因組中存在)，盡管未發(fā)現(xiàn)線粒體的功能混亂，但卻表明突變線粒體復(fù)制的一種潛在優(yōu)勢。

　　因為mtDNA比nDNA具有更高的拷貝數(shù)，所以其突變較容易探查。M S FLiss及其同事進(jìn)行的一項研究表明mtDNA基因突變的確認(rèn)可以提高癌癥診斷的敏感性。通過對原發(fā)性腫瘤的mtDNA基因組80%的測序，研究者在64%的膀胱癌病例和46%的頭頸部癌病例以及43%的肺癌病例的體液樣本中發(fā)現(xiàn)了體細(xì)胞mtDNA突變。突變最常發(fā)生于NADH脫氫酶亞單位4基因和替代環(huán)(D環(huán))區(qū)域內(nèi)。鑒定的mtDNA突變的敏感性要比nDNA突變?nèi)鏿53突變型敏感很多。盡管結(jié)果已表明mtDNA突變能在體液中早期探查癌癥，但絕對線粒體突變熱點的缺乏迫使對大部分的線粒體基因組進(jìn)行測序。如果確定某種特異癌癥有特異的mtDNA改變，那么一種敏感的寡核苷酸錯配連接分析技術(shù)可用于突變的探查。

　　確定這些改變的功能性意義是重要的，因為突變發(fā)生在正常細(xì)胞的線粒體基因組中，并隨年齡增加而增多。D區(qū)包含有復(fù)制起始點和為轉(zhuǎn)錄起始的啟動子。因此，突變可以影響mtDNA的復(fù)制率。然而，在原發(fā)性甲有狀腺癌中發(fā)現(xiàn)的23%體細(xì)胞mtDNA突變并沒有涉及到D區(qū)突變。核苷酸變化是否因繼發(fā)性氧化應(yīng)激或選擇性壓力破壞所致尚不明確。mtDNA突變的出現(xiàn)有可能因ROS產(chǎn)物的增加而導(dǎo)致自身增殖的增加。

　　需要加以闡述的中車個領(lǐng)域是化療試劑和mtDNA的相互作用。癌細(xì)胞與正常細(xì)胞相比較，線粒體膜的極性增加能使陽離子新脂藥物優(yōu)化在線粒體中蓄積。因此，癌細(xì)胞線粒體負(fù)電荷的增加，代表著陽離子親脂藥物具有潛在的選擇性靶點。當(dāng)前正處在臨床評價階段的rhodacyanine衍生物MKT-077可以破壞mtDNA。

　　體外實驗表明，一些傳統(tǒng)的化療試劑，如阿霉素(doxorubicin)可以破壞癌細(xì)胞中的mtDNA。這些藥物的細(xì)胞毒效應(yīng)與mtDNA破壞程度的相關(guān)性究竟有多大尚不清楚。Anthracyclines(蒽環(huán)類抗生素)的細(xì)胞毒作用可部分說明此問題，當(dāng)靶向mtDNA的抗腫瘤策略發(fā)展令人激動時，該問題有可能會成為一個限制因素。

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