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线粒体异质性（heteroplasmy）——即同一细胞内野生型与突变型线粒体 DNA（mtDNA）拷贝的共存——是线粒体疾病发病机制中的关键因素。仅依赖突变 DNA 标量比例的经典方法，无法充分解释阈值效应、异质性动态的随机性质以及组织特异性。 本研究旨在构建一个复杂的异质性动态随机模型，首次将选择、遗传漂变、线粒体基因组在组织间迁移以及病理发生的阈值机制结合起来，以定量评估线粒体疾病的风险。 本文提出了一种复相形式主义，其中细胞线粒体基因组的状态由复数 `Z = a + ib` 表示，其中 `a` 和 `b` 分别为正常与突变 mtDNA 拷贝的绝对数量。该方法自然地整合了拷贝数与异质性水平的信息，而辐角 `{phi} = arctan(b / a)` 被解释为表征突变负荷的相位。 基于这一形式主义，我们建立了一个组织动态的随机模型，纳入了选择、遗传漂变以及线粒体基因组组织间迁移等过程。利用蒙特卡罗方法（1000 次模拟），我们证明神经组织具有较高的异质性变异性，并且即使在系统性突变负荷相对较低的情况下，仍具有达到病理阈值的显著概率。Kaplan–Meier 生存分析表明，病理的发生具有概率性，并可被描述为一个事件发生时间过程。 所提出的方法能够定量评估个体发生线粒体疾病的风险，并为个体化预后开辟了道路。
线粒体异质性（heteroplasmy）即同一细胞内野生型与突变型线粒体DNA（mtDNA）拷贝的共存，是线粒体疾病发病机制中的关键因素。仅依赖突变DNA标量比例的经典方法，无法充分解释阈值效应、异质性动态的随机性以及组织特异性。本研究旨在构建一个复杂的异质性动态随机模型，首次将选择、遗传漂变、线粒体基因组在组织间的迁移以及病理发生的阈值机制结合起来，以定量评估线粒体疾病的风险。
本文提出了一种复相形式主义，其中细胞线粒体基因组的状态由复数 `Z = a + ib` 描述，其中 `a` 和 `b` 分别表示正常和突变mtDNA拷贝的绝对数量。该方法自然地整合了拷贝数和异质性水平的信息，并将辐角 `φ = arctan(b / a)` 解释为表征突变负荷的相位。基于这一形式主义，我们建立了一个组织动态随机模型，纳入了选择、遗传漂变以及线粒体基因组组织间迁移等过程。利用蒙特卡罗方法（1000次模拟），我们证明了神经组织具有较高的异质性变异性，即使在系统性突变负荷相对较低的情况下，也存在达到病理阈值的显著概率。Kaplan–Meier生存分析表明，病理的发展具有概率性，并可被描述为一个时间至事件过程。所提出的方法能够定量评估个体发生线粒体疾病的风险，并为个体化预后开辟了道路。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.07.730672v1?rss=1
🏷️ 线粒体异质性 mtDNA突变 随机建模 遗传漂变 蒙特卡罗模拟 病理阈值
来源出处