体细胞mtDNA异质性突变：儿童白血病细胞功能异质性的新型驱动因素

本研究针对线粒体DNA（mtDNA）突变在儿童白血病中的功能争议，通过整合637例配对样本的基因组测序和单细胞技术，首次揭示体细胞mtDNA突变通过中间水平异质性（VAF 20-70%）驱动代谢重编程和化疗抵抗，为白血病异质性提供了全新视角。

　　

线粒体作为细胞的能量工厂，其基因组（mtDNA）突变长期被视为癌症演化的"旁观者"。尽管约60%成人肿瘤和46%儿童肿瘤存在mtDNA突变，但受限于异质性（同时存在野生型和突变型mtDNA）和技术瓶颈，这些突变究竟促进还是抑制肿瘤发展始终存在争议。儿童白血病作为最常见的儿科恶性肿瘤，其治疗抵抗和复发机制中mtDNA的作用更是迷雾重重。

为破解这一难题，研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表了突破性成果。他们首先分析了美国圣犹达儿童研究医院儿科癌症基因组计划（PCGP）的637对肿瘤-正常样本的全基因组测序数据，结合单细胞mtDNA测序（sc-mtDNA-seq）、单细胞转录组（scRNA-seq）和网络生物学分析（NetBID），创新性地开发了进化模型Mitovolve。

关键技术包括：1）基于PCGP队列的批量WGS检测mtDNA突变；2）微流控单细胞mtDNA测序技术；3）整合单细胞转录组与拷贝数变异（InferCNV）的克隆追踪；4）NetBID驱动的网络生物学分析；5）体外复合物抑制剂（如鱼藤酮）的功能验证。

主要发现：

分类mtDNA变异

通过严格质控筛选18,372个mtDNA单核苷酸变异（SNV），发现38.1%样本存在肿瘤富集（TU）突变。RNA-seq验证显示tRNA突变存在显著的等位基因表达失衡（如m.3243A>G差异达19%）。

TU mtDNA SNVs在bulk肿瘤样本中以低异质性水平存在

进化保守性分析揭示TU突变中致病性变异富集（P=0.0284），且86%罕见变异（MitoMAP频率<1%）的变异等位分数（VAF）<25%。

儿童白血病TU SNVs显示正负选择证据

非同义突变在ETV6-RUNX1 B-ALL等亚型中呈现正向选择（dN/dS>1），而成人肿瘤显示负选择。单细胞分析发现致病性变异（如m.3243A>G）在11/19细胞中保持20-70% VAF的"甜点区"。

scRNA-seq揭示mtDNA变异特异性基因表达变化

m.11889G>A（MT-ND4）突变通过p.G377E破坏复合物I螺旋包装，导致EIF3E（+2.1倍）和NPM1（+1.8倍）上调；而m.8172G>A（MT-CO2）通过p.C196Y破坏铜结合中心，引发CHCHD2表达抑制（P=3.8×10^-15）。

NetBID识别隐藏驱动通路

m.11889G>A激活MYC靶点（P<10^-5）和糖皮质激素抵抗通路，经PSP评分验证其与临床耐药相关（P=5.6×10^-5）。鱼藤酮处理可复现这种耐药表型（P=0.036）。

这项研究首次系统论证了体细胞mtDNA突变作为白血病功能异质性的驱动因素：早期获得的突变通过中间异质性水平（20-70% VAF）平衡线粒体功能障碍与细胞适应性，进而影响代谢重编程、克隆演化和治疗反应。该发现不仅为白血病异质性提供了全新解释框架，更为靶向线粒体的联合治疗策略奠定了理论基础。特别值得注意的是，不同于成人肿瘤中mtDNA突变的"乘客"角色，儿童白血病中这些突变可能直接参与致癌过程，这为儿科精准治疗开辟了新思路。