dPCR用于儿童脑瘫研究，Clin. Chim. Acta, 2020

2020年1月21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）对脑瘫患儿的线粒体DNA（mtDNA）进行精确定量，研究发现，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。

研究背景

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，常伴有感觉、认知、交流、行为的障碍，以及癫痫和继发性肌肉骨骼障碍。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。

人的大脑和肌肉中含有丰富的线粒体，其功能障碍会影响细胞功能，并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、癌症风险等疾病中均有报道。然而，迄今为止，尚无关于CP中mtDNA拷贝数的变化及其与CP临床特征的关系的研究报道。

研究方法

在这项研究中，研究人员使用新羿生物的TD-1 Droplet Digital 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

共104名患有CP的儿童和78名典型发育儿童被纳入此研究中，结果显示，在不同年龄和性别的儿童中，患有CP的儿童的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）。研究人员进一步研究CP患儿的mtDNA拷贝数和临床特征之间的相关性，他们发现 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

研究结论

目前，数字PCR已发展为一种功能强大的核酸检测技术，利用其绝对定量的特性，mtDNA拷贝数十分接近的样本之间的差异亦能够被检出，这些样本往往无法通过其他mtDNA定量方法区分。脑瘫患儿外周血的mtDNA拷贝数的变化，可能反应了脑瘫患儿组织中的的线粒体损伤及程度。据报道，脑瘫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”。外周血线粒体拷贝数定量检测联合高通量测序分析基因突变，有助于脑瘫的诊断和预后评估。

编者按

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。

论文链接：

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