综述：线粒体DNA异质性检测方法及其在癌症中的单细胞应用潜力

本综述系统评述了单细胞mtDNA异质性检测技术（如qPCR、ddPCR、NGS、TGS）在癌症研究中的突破性应用，揭示了异质性通过影响OXPHOS、ROS、代谢重编程（如Warburg效应）等机制驱动肿瘤异质性与治疗抵抗的关键作用，为精准肿瘤学提供了新的生物标志物与治疗靶点。

　　

Advanced methods for detecting single-cell mtDNA heteroplasmy

线粒体DNA（mtDNA）作为细胞能量代谢的核心调控者，其异质性（即野生型与突变型mtDNA在细胞内的共存）已成为癌症、衰老等疾病研究的关键突破口。单细胞检测技术的革新使得科学家能够以前所未有的分辨率解析mtDNA异质性的动态变化。目前主流技术主要遵循两大步骤：单细胞mtDNA信息的扩增与测序数据的转化分析。定量PCR（qPCR）和数字液滴PCR（ddPCR）凭借其高灵敏度，适用于对特定已知突变位点进行精确定量；而下一代测序技术（NGS）和长读长测序（TGS）则能实现全基因组范围内的异质性变异扫描，尤其擅长检测结构变异如缺失和拷贝数变异（CNVs）。这些技术共同推动了研究尺度从组织水平向单细胞、单线粒体乃至单分子层次的跨越，揭示了传统批量分析所掩盖的肿瘤内部异质性奥秘。

Application in mtDNA heteroplasmy detection

单细胞mtDNA异质性分析在癌症研究中展现出巨大应用潜力。研究发现，mtDNA突变通过破坏氧化磷酸化（OXPHOS）功能、改变活性氧（ROS）产生及削弱凋亡信号，直接参与肿瘤发生。异质性阈值效应表明，只有当突变mtDNA比例超过特定临界值（通常为60%-80%），才会引发显著的细胞功能异常，这一特性在肿瘤细胞代谢重编程（如Warburg效应）中扮演重要角色。此外，核线粒体DNA片段（NUMTs）的存在及细胞间mtDNA转移现象，进一步增加了肿瘤异质性的复杂性，可能影响化疗、放疗的疗效。通过分析循环游离mtDNA中的异质性特征，有望开发出用于癌症早期诊断与预后评估的新型液体活检生物标志物。

Conclusion and future perspectives

单细胞mtDNA异质性研究正深刻重塑人们对肿瘤发生机制的理解。未来研究需聚焦于三大方向：其一，开发更高通量、低成本的单细胞mtDNA测序方案，以解决低频突变检测准确性与测序错误甄别等技术瓶颈；其二，深入探索核基因突变与mtDNA之间的双向调控网络，阐明其如何共同塑造肿瘤表型；其三，推动mtDNA异质性检测向临床转化，验证其作为治疗靶点或疗效预测指标的可行性。随着单细胞多组学技术的整合，线粒体基因组学有望成为精准肿瘤学领域的新前沿，为克服肿瘤治疗抵抗提供全新策略。