粒腺體第一次被發現是在1890年由Altmann首先發表，而於1936年更進一步由Nass等人發現其含有自己獨特的DNA。粒腺體最基本的角色在於控制細胞中氧化反應的能量供給，因此對於胚胎發育，細胞凋亡以及老化都很重要。
粒腺體的功能可說是由細胞核與粒腺體本身的基因所共同控制，通常這種過程都很和諧，但在某些情況下，如最近所熱中的核移植、動物複製等科技，由於細胞核與存在於細胞質中的粒腺體來自於不同的個體，就有可能使這種和諧機制受到考驗而產生至今仍無法預知的結果。因此經由核移植、動物複製等新興科技所生產的子代仍存在很多問題，除了epigenetic effects 外，細胞核與細胞質中的粒腺體作用不協調亦可能是原因之一。
一般而言，粒腺體被認為在體內存在具有高度的同質性（homoplasmy），但近年來亦有研究指出實情並不是如此簡單。再更精確的分析下，異質性恐怕（heteroplasm）比人們預期的還要普遍存在。
談到粒腺體在胚胎發育過程中之角色，在排卵時，卵細胞包含著大約十萬個粒腺體，但這些粒腺體在結構上尚未分化，且產生之ATP濃度較低。直到胚胎早期，由於局部能量之需求，粒腺體在細胞內會重新分布。如果這個過程受到破壞，則對於染色體的重組與分離有不好的影響。不同細胞間粒腺體的差異影響了卵細胞間淨ATP的差異，雖然並不影響精卵受精的能力，但卻反應了之後胚胎發育的潛能。再者，我們都知道，粒腺體的健康對於胚胎是很重要的，甚至於在D-loop外，若存在粒腺體突變的話，往往導致胚胎死亡。因此細胞質因素以及其內之粒腺體與ATP對於胚胎生長及發育的作用是顯而易見的。
細胞呼吸作用的速率取決於2個重要因素。第一是卵細胞質內葡萄糖轉化為pyruvate的效率；第二是在粒腺體中pyruvate轉化為ATP的效率。尤其是後者，對於發育中胚胎的細胞反應，包括細胞分裂、DNA複製以及基因體活化等關係最為密切。哺乳類動物的卵細胞代謝是比較特別的，因為pyruvate是主要的能量來源。在人類胚胎培養液中加入pyruvate，會因而減低了細胞質內與代謝有關之酵素以及代謝前驅物在著床前胚胎發育所扮演的角色，因此使得細胞質內粒腺體的效能成為主導這個時期ATP產生的主要因素。
對於我們不孕症的治療而言，影響人類胚胎發育與著床的因素有很多，之中一個主要因素是母體年齡，這其中卵細胞質品質不良被認為是主因，尤其是卵細胞質中粒腺體功能不良所導致的ATP效能不足是重要因素。細胞質轉移在小鼠實驗中被證明可增加小鼠細胞質接受者的ATP產量，因而增進胚胎發育與著床。而在人類，有些病人在屢次施行試管嬰兒治療後，雖然用盡各種方法來改善其胚胎品質卻仍難以奏效。對於這些病人而言，美國的Cohen在1997年首先於Lancet發表了一種突破性的方法，也就是用卵細胞質轉殖術，來治療這些病人。其做法並不困難，與ICSI類似，就是將部分被認為健康的卵細胞質經顯微注射到不孕病患的卵細胞內，藉由外來細胞質與其內各種因子的挹注，包括粒腺體，來改善細胞質的品質，以增進卵細胞受精及分裂的狀況。
事實上，細胞質於人類卵細胞成熟及活化的角色並不被完全了解，但一般認為它對於卵細胞的受精、活化、以及早期胚胎發育影響很大，因為此時，母體對胚胎的影響尚未完全建立，大部分這些活動都要仰賴細胞質內的因子及物質。這些細胞質內的物質包括mRNA、蛋白質、能量儲存或傳遞物質、以及許多並未完全被定義的物質。大部分這些有用的物質僅短暫地出現於減數分裂完成之後，而在早期胚胎形成時期就消失。細胞質因素更被證明在卵子最後成熟過程中開啟並組織紡綞體，且與受精後胚胎的發育能力有關。
早期關於這方面大多是動物方面的研究。最有名的是Muggleton-Harris以及Brown於1988年證明了粒腺體與有絲分裂的關係，細胞並在注射從胚葉細胞取得的細胞質後，恢復了正常的有絲分裂並出現正常的粒腺體；Pratt以及Muggleton-Harris於同年亦發現，注入適當的細胞質可改善小鼠胚胎發育的二細胞障礙（2-cell block）；Cohen這個實驗室亦證明了將卵細胞質融入細胞中，可增進小鼠合子的發育能力。這些觀察都暗示我們，以新鮮正常的細胞質來補足卵細胞質可能的不足，可大大改善胚胎的發育狀況。
這些實驗的結果中，粒腺體被認為是最重要的因素。但由於Cohen的卵細胞質轉殖術，所轉移的細胞質來自捐贈者，因此不同個體間粒腺體DNA的遺傳問題備受質疑，因此最近也有台灣北醫的研究者，嘗試以患者本身的顆粒細胞，分離出其中的粒腺體，再經顯微注射注入卵細胞質，而達到改善胚胎發育與著床的目的，亦引起廣泛的討論。但其所能注入的粒腺體數目有限，加以體細胞與生殖細胞間不同的粒腺體，其作用是否能夠相輔相成，以及缺乏對照組與動物實驗來佐證其效用，使得這種治療是否真能改善胚胎發育，成為大家討論的焦點，也可見粒腺體在胚胎發育過程中所受到的重視。
雖然這些報告都有成功的案例發表，但其每次所能轉移的粒腺體的量有限，以及所注入的細胞質中所含的粒腺體DNA的遺傳問題，都廣受質疑。尤其是粒腺體DNA的遺傳問題至今尚無定論，亦無解決方法，因次在現今生殖醫學的臨床應用上仍有爭議，而無法廣泛使用。亦唯有在進一步的實驗能解決或回答這些令人質疑的問題後，才有可能將之廣泛應用於生殖醫學上。 |
