Mutațiile în ADN-ul mitocondrial pot fi moștenite sau pot apărea de novo, ducând la mai multe miopatii debilitante, fără nicio opțiune curativă și cu puține sau niciun tratament eficient. Expresia alotropică a genelor mitocondriale recodificate din nucleu are potențial ca strategie de terapie genică pentru astfel de afecțiuni, însă progresul în acest domeniu a fost împiedicat de provocări tehnice. Aici am utilizat optimizarea codonilor ca instrument de reproiectare a genelor codificatoare de proteine din genomul mitocondrial uman pentru o expresie robustă și eficientă din nucleu. Toate cele 13 construcții optimizate din punct de vedere al codonului au prezentat o expresie proteică substanțial mai mare decât genele minim codificate atunci când au fost exprimate tranzitoriu, iar nivelurile de ARNm în stare stabilă pentru construcțiile de gene optimizate au fost de 5-180 de ori mai mari decât versiunile recodificate în celulele de tip sălbatic selectate în mod stabil. Opt din treisprezece proteine de fosforilare oxidativă (OxPhos) codificate în mitocondrie au menținut expresia proteică în urma selecției stabile, cu localizarea mitocondrială a produselor de expresie. Am evaluat, de asemenea, utilitatea acestei strategii în salvarea modelelor de celule cu boli mitocondriale și am constatat că capacitatea de salvare a construcțiilor de expresie altopică este specifică fiecărei gene. Expresia alotropică a ATP8 optimizată din punct de vedere al codonului în modelele de boală a putut restabili nivelurile de proteine și funcția respiratorie, însă salvarea fenotipului patogen pentru o altă genă, ND1, a fost doar parțial reușită. Aceste rezultate implică faptul că, deși optimizarea codonului în sine nu este suficientă pentru exprimarea alotopică funcțională a majorității genelor mitocondriale, aceasta este un considerent esențial în proiectarea lor.
.