癌细胞具遗传不稳定性，基因扩增技术可确定肿瘤基因突变，有助于癌症早期诊断。对癌症 mtDNA 突变研究受限，但其突变易探查，相关研究表明 mtDNA 基因突变能早期探查癌症，且化疗试剂与 mtDNA 相互作用待阐述。
癌细胞的遗传不稳定性和mtDNA突变
癌细胞的遗传不稳定性
癌细胞表现出遗传不稳定性，包括突变、缺失和易位等改变。利用取自体液细胞的基因扩增技术确定肿瘤内的基因突变，不仅在生物学研究方面具有重要意义，而且可以实现癌症的早期诊断。
mtDNA突变在癌症中的作用
对癌症mtDNA突变的研究，通常只关注线粒体基因组的特定区域。一项对10种结肠癌细胞系的完整线粒体基因组分析表明，发现7种体细胞突变，这些突变可能影响线粒体功能。虽然这些突变是同质的，即在每个线粒体基因组中都存在，但并没有发现线粒体功能紊乱，这表明突变线粒体复制可能具有一定的优势。
由于mtDNA比nDNA具有更高的拷贝数，因此更容易检测到其突变。M S FLiss等人的研究表明，mtDNA基因突变的鉴定可以提高癌症诊断的敏感性。通过对原发性肿瘤mtDNA基因组的80%进行测序，研究人员在64%的膀胱癌病例、46%的头颈部癌病例和43%的肺癌病例的体液样本中发现了体细胞mtDNA突变。这些突变最常发生在NADH脱氢酶亚单位4基因和替代环(D环)区域内。
mtDNA突变的敏感性远高于nDNA突变，如p53突变。尽管mtDNA突变可以在体液中早期检测到癌症，但由于缺乏绝对的线粒体突变热点，需要对大部分线粒体基因组进行测序。如果能够确定特定癌症的特异性mtDNA改变，则可以使用敏感的寡核苷酸错配连接分析技术来检测突变。
mtDNA突变的机制
虽然人们对癌细胞核DNA（nDNA）改变的认识很多，但对线粒体DNA（mtDNA）的突变却知之甚少。大量的证据表明，线粒体参与癌细胞的凋亡。线粒体基因组包含13种多肽成分，参与呼吸链酶复合物的形成，每个细胞内含有的线粒体高达10000个，每个线粒体约有10个拷贝的基因组。
在氧化磷酸化过程中，会产生活性氧类（ROS），从而更容易导致mtDNA损伤，而不是nDNA损伤。某些类型的mtDNA损伤，例如氮芥类药物通过核苷酸去除法治疗肿瘤时产生的加合物，其清除效率低于nDNA。正常mtDNA缺乏组蛋白，这可能使其更容易受到ROS和DNA破坏性试剂的损伤。
确定这些改变的功能意义非常重要，因为突变会发生在正常细胞的线粒体基因组中，并且随着年龄增长而增加。D区包含复制起始点和转录起始的启动子。因此，突变可能影响mtDNA的复制率。然而，在原发性甲状腺癌中发现的23%体细胞mtDNA突变并没有涉及到D区突变。
核苷酸变化到底是由于继发性氧化应激还是选择性压力导致的破坏，目前尚不清楚。mtDNA突变的出现可能导致ROS产物的增加，从而促进自身增殖。
mtDNA突变与化疗药物的相互作用
需要进一步研究的领域之一是化疗试剂与mtDNA的相互作用。与正常细胞相比，癌细胞的线粒体膜极性增加，使阳离子亲脂药物更容易在线粒体中蓄积。因此，癌细胞线粒体负电荷的增加，代表着阳离子亲脂药物潜在的选择性靶点。
目前处于临床评价阶段的rhodacyanine衍生物MKT-077可以破坏mtDNA。体外实验表明，一些传统的化疗试剂，如阿霉素（doxorubicin），可以破坏癌细胞中的mtDNA。然而，这些药物的细胞毒效应与mtDNA破坏程度的相关性尚不清楚。Anthracyclines（蒽环类抗生素）的细胞毒作用可以部分解释这个问题，但当针对mtDNA的抗肿瘤策略发展令人振奋时，这个问题可能会成为一个限制因素。
癌细胞遗传不稳定性致基因改变，基因扩增技术助早期诊断。mtDNA 突变虽研究受限但意义重大，如膀胱癌等病例体液样本可发现。化疗试剂与 mtDNA 相互作用待阐述，靶向 mtDNA 抗肿瘤策略有潜力但受限，需深入研究。
