作为非侵入性生物标志物的粪便线粒体DNA异质性在m.3243 A>G线粒体疾病中的应用

《Communications Medicine》：Faecal mtDNA heteroplasmy as a non-invasive biomarker in m.3243?A?>?G mitochondrial disease

　　

摘要

背景

量化线粒体DNA（mtDNA）的异质性对于线粒体疾病的诊断、预后监测至关重要，尤其是由m.3243 A>G致病变异引起的疾病，因为组织特异性的异质性会影响疾病表现。然而，现有方法往往依赖于侵入性或基于临床的样本采集，这限制了检测的便捷性和重复检测的可能性。我们验证了一种非侵入性的、分散式的方法，利用粪便中的mtDNA来量化m.3243 A>G的异质性。

方法

我们通过远程方式招募了50名经基因检测确认患有m.3243 A>G线粒体疾病的参与者，并寄送了粪便样本采集盒。从返回的粪便样本中提取DNA，然后使用焦磷酸测序法量化MT-TL1序列中m.3243 A>G位点的异质性。在条件允许的情况下，将粪便中的mtDNA异质性与之前从肌肉、血液、尿液和颊拭子中获得的检测结果进行比较。通过皮尔逊相关分析评估两者之间的关联，用布兰德-阿尔特曼分析判断检测结果的一致性，而通过接收者操作特征分析来评估识别高肌肉异质性的诊断性能。

结果

在50名参与者中，有47人返回了样本，其中44人的样本可进行分析。粪便中的m.3243 A>G异质性与肌肉中的异质性存在相关性（r=0.638，R²=0.407，p=0.0141）。对于那些肌肉异质性较高（≥60%）的个体，当粪便中的异质性阈值设定为≥56.4%时，其灵敏度为83.3%，特异性为50%，阳性预测值为90.9%，整体准确率很高（曲线下面积AUC为0.92）。

结论

我们的研究证明，粪便中的mtDNA异质性是一种具有潜力的生物标志物，同时也验证了通过远程邮寄方式收集家庭样本并由中心实验室进行分析的可行性，这种模式符合分散式精准医疗的理念。该方法有望减少对临床样本采集的依赖，提高实验室检测的可及性，并便于在分散式临床试验中进行长期监测和远程数据收集。