單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測DNA損傷的方法及進(jìn)展

趙琳娜，陳薛釵，鐘儒剛

(北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院，北京 100124)

單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)( single cell gel electrophoresis， SCGE)又稱“彗星電泳”(comet assay)，是一種常用的檢測DNA損傷的技術(shù)。1984年?stling和Johanson首先提出利用凝膠電泳技術(shù)來檢測單個(gè)細(xì)胞的DNA損傷，但他們所采用的中性電泳條件僅能檢測雙鏈DNA斷裂(double-strand breaks,DSB)，這在很大程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用[1]。但在接下來的幾十年里，彗星電泳技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，一方面在改變自身實(shí)驗(yàn)條件下能夠檢測到單鏈、雙鏈DNA的斷裂損傷、DNA交聯(lián)損傷、檢測DNA加合物修復(fù)的切除位點(diǎn)。另一方面與熒光原位雜交技術(shù)相結(jié)合，利用不同的探針能夠檢測到該基因在癌癥病理樣本DNA中的豐度[3]，很多科研組利用Comet-FISH技術(shù)檢測到與癌癥發(fā)生相關(guān)的染色體位點(diǎn)[2,4]。由于彗星電泳技術(shù)與其他檢測DNA損傷技術(shù)相比具有靈敏度高、所需樣本少、經(jīng)濟(jì)、簡便、易操作、實(shí)驗(yàn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于遺傳毒性試驗(yàn)、環(huán)境污染檢測和分子流行病學(xué)、生態(tài)病理學(xué)以及DNA損傷修復(fù)的基礎(chǔ)研究。

1 單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)的原理

真核細(xì)胞內(nèi)75%～90%的DNA以雙螺旋的形式，以組蛋白八聚體為核心形成負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成核小體。一般情況下，這種超螺旋的結(jié)構(gòu)使得DNA不能自由旋轉(zhuǎn)，但是如果出現(xiàn)DNA斷裂時(shí)，這種負(fù)超螺旋就會(huì)松散，環(huán)狀結(jié)構(gòu)就會(huì)從類核的核心伸展開來，形成暈輪。彗星電泳正是應(yīng)用了DNA的這一特性。利用去污劑破壞細(xì)胞膜和核膜，用高濃度鹽提取組蛋白，使得DNA殘留而形成類核。這時(shí)將類核置于電場中電泳，DNA斷片即可從類核部位向陽極遷移，形成類似彗星圖像一樣的拖尾。……