Language
Country/Area
No result found
Phép thuật của xét nghiệm sao chổi: Tại sao DNA lại di chuyển giống như sao chổi trong quá trình điện di?
Trong thế giới khoa học, việc phát hiện tổn thương DNA chưa bao giờ là dễ dàng. Tuy nhiên, xét nghiệm điện di gelatin tế bào đơn (còn gọi là xét nghiệm sao chổi) cung cấp một phương pháp đơn giản và nhạy để phát hiện tổn thương DNA trong từng tế bào nhân chuẩn. Kỹ thuật này lần đầu tiên được Östling và Johansson phát triển vào năm 1984 và sau đó được Singh và cộng sự cải tiến vào năm 1988. Kể từ đó, nó đã trở thành một trong những kỹ thuật tiêu chuẩn để kiểm tra tổn thương/sửa chữa DNA, giám sát môi trường và thử nghiệm khả năng gây đột biến.
Xét nghiệm sao chổi có tên như vậy là do mô hình di chuyển của DNA trong gel điện di, thường trông giống như sao chổi.
Giao thức cơ bản cho xét nghiệm này bao gồm việc bao bọc các tế bào trong hỗn dịch agarose có nhiệt độ nóng chảy thấp, sau đó phá vỡ các tế bào trong điều kiện trung tính hoặc kiềm (pH > 13) và điện di các tế bào đã phá vỡ. Trong quá trình này, cấu trúc DNA của tế bào được kiểm tra, hình thành các mẫu "sao chổi" độc đáo phản ánh mức độ tổn thương DNA.
Nó hoạt động như thế nào
Nguyên lý cơ bản của xét nghiệm sao chổi là DNA không bị hư hại vẫn duy trì mối liên kết có trật tự cao với các protein ma trận trong nhân tế bào và cấu trúc này sẽ bị phá vỡ khi DNA bị hư hại. Các sợi DNA bị hư hỏng mất đi cấu trúc chặt chẽ và giãn ra, bắt đầu giãn nở vào trong agarose. Khi có điện trường tác dụng, DNA tích điện âm sẽ bị thu hút về phía cực dương tích điện dương, tạo ra hình dạng "sao chổi".
Mức độ hư hại càng lớn thì đuôi DNA sẽ càng dài và sáng hơn vì có nhiều đoạn DNA được giải phóng từ tế bào vào agarose hơn.
Các bước của xét nghiệm sao chổi
Đóng gói tế bào
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu cần lấy tế bào từ nuôi cấy tế bào trong ống nghiệm hoặc mẫu tế bào trong cơ thể sống, sau đó phân tán các tế bào này thành từng tế bào riêng lẻ và huyền phù chúng trong agarose có nhiệt độ nóng chảy thấp ở 37°C. Sau đó, hỗn dịch tế bào đơn này được trải lên một phiến kính hiển vi và tạo thành một lớp agarose mỏng khi nguội. Áp suất thẩm thấu trung tính của agarose cho phép thuốc thử thâm nhập mà không ảnh hưởng đến vị trí của tế bào.
Bẻ khóa
Tiếp theo, các phiến kính được nhúng vào dung dịch khiến tế bào bị phân hủy. Dung dịch này thường chứa muối và chất tẩy rửa có nồng độ cao. Nước muối có thể phá hủy cấu trúc protein bên trong tế bào và làm tan màng tế bào. Theo cách này, chỉ có DNA vẫn còn nguyên vẹn và lấp đầy không gian trước đó mà tế bào chiếm giữ, hình thành nên cái gọi là cấu trúc nhân tế bào.
Điện di
Sau khi tế bào bị phá vỡ, các phiến kính được rửa sạch để loại bỏ muối dư thừa và nhúng vào dung dịch điện di. Trong quá trình điện di, điện trường được áp dụng khiến DNA bị hư hỏng di chuyển về phía anot. Theo cách này, mức độ hư hỏng ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi di chuyển của DNA và do đó là hình dạng của "sao chổi".
Công nghệ này có độ nhạy cực cao đối với tổn thương DNA, khiến nó trở thành công cụ phát hiện rộng rãi.
Lĩnh vực ứng dụng
Xét nghiệm sao chổi thường được sử dụng trong các lĩnh vực thử nghiệm độc tính di truyền, giám sát sinh học ở người, dịch tễ học phân tử và độc chất học di truyền sinh thái. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng trong quá trình lão hóa, nhiều loại tổn thương DNA, chẳng hạn như đứt gãy sợi đơn và đứt gãy sợi đôi, có thể được phát hiện bằng cách sử dụng xét nghiệm sao chổi. Trong chẩn đoán vô sinh nam, các nhà nghiên cứu cũng có thể sử dụng xét nghiệm sao chổi để đánh giá mức độ phân mảnh DNA trong tế bào tinh trùng.
Nhìn chung, xét nghiệm sao chổi cung cấp một kỹ thuật hiệu quả và linh hoạt để phát hiện tổn thương DNA trong tế bào, có thể đóng vai trò độc đáo trong cả nghiên cứu cơ bản và khoa học ứng dụng. Khi công nghệ này tiếp tục phát triển, liệu có thêm nhiều cách sáng tạo hơn để phát hiện và sửa chữa tổn thương DNA trong tương lai, giúp sức khỏe con người đạt đến những cột mốc mới không?
