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粒線體是真核細胞中提供能量，產生ATP的主要胞器。人類粒線體DNA (mitochondrial DNA，mtDNA) 為雙股小環狀結構，包含16569個鹼基對，其中有37個基因，用於製造13種蛋白質及22種tRNA與兩種rRNA。

粒線體疾病目前已經被納入政府公告罕見疾病之列，台灣約有300至400個家族有粒線體基因缺陷的現象，且目前統計全球粒線體相關疾病的盛行率約1/8500，台灣的盛行率約為1/10,000。

圖：維基百科：Human mitochondrial genetics.

分析方法：Next generation sequencing，MiSeq，Illumina

檢測標的：MT-ND1、MT-ND2、MT-ND3、MT-ND4L、MT-ND4、MT-ND5、MT-ND6、MT-CYB、MT-CO1、MT-CO2、MT-CO3、MT-ATP6、MT-ATP8、MT-RNR1、MT-RNR2、MT-TA、MT-TR、MT-TN、MT-TD、MT-TC、MT-TE、MT-TQ、MT-TG、MT-TH、MT-TI、MT-TL1、MT-TL2、MT-TK、MT-TM、MT-TF、MT-TP、MT-TS1、MT-TS2、MT-TT、MT-TW、MT-TY、MT-TV

本實驗將利用Long range PCR (LR-PCR)技術，將mtDNA進行一段式的放大，並搭配次世代定序 (Next Generation Sequencing, NGS)進行mtDNA 的分析，以達到mtDNA序列的分析檢驗。

臨床意義：

• 粒線體功能缺失和許多疾病有正相關，包含神經退化性疾病、神經肌肉病變、癌症、肥胖、糖尿病。其中因粒線體基因突變引發帕金森氏症與認知障礙、耳聾、眼部肌肉麻痹以及雷伯式遺傳性視神經萎縮症等。
• 每個細胞大約有1000~10000個粒線體，而每一個粒線體 大約有2~10組mtDNA。當mtDNA產生變異會影響細 胞能量產生，引起嚴重、快速進展、多器官之表現。利用次世代定序基因檢測(NGS)可提供粒線體疾病的診斷。
• mtDNA是以多倍體的形態存在於粒線體中，先前研究顯示每個粒線體當中約含有2至10個mtDNA，正常情況下，同一個個體內的 粒腺體基因都是相同的，此現象稱之為 Homoplasmy。然而正常的mtDNA 可能在複製過程中發生突變，而造成個體中可能同時存在突變的與正常的mtDNA存在，此現象稱之為Heteroplasmy。因為它具有Heteroplasmy特性，經過複製與分裂之後每個子細胞當中所含突變的與正的mtDNA 的比例都會被重新分配，此分配也是以隨機的形式進行，所以每一個粒線體中突變 mtDNA都不盡相同。 然而細胞中只要維特定比例之正常mtDNA，即可補償突變 mtDNA的功能，即可維持正常的細胞功能，疾病並不會被顯現出來。但由於不同組織細胞維持正常功能所需的 能量有所不同，所以各個組織會有不同的粒腺體閾值存在，將此現象稱為組織特異性閾值 (Tissue-Specific thershold)。
• 因攜帶致病性粒線體基因突變的女性有將突變傳給後代的風險，即使她無症狀且只有很低比例的異質性。

篩檢流程:

1. 大安聯合檢驗所：mtDNA粒線體基因組次世代定序
2. 維基百科：Human mitochondrial genetics.
3. McCormick, Elizabeth M et al. “Specifications of the ACMG/AMP standards and guidelines for mitochondrial DNA variant interpretation.” Human mutation vol. 41,12 (2020): 2028-2057.