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從1984到今天：彗星試驗如何成為基因損傷評估的黃金標準？
自1984年首次由Östling和Johansson發展以來，彗星試驗（也稱為單細胞凝膠電泳試驗，SCGE）逐漸成為評估DNA損傷的重要工具。這項簡單而靈敏的技術主要用於單個真核細胞層面的DNA損傷檢測，並得到了廣泛應用，涵蓋了DNA損傷/修復評估、生物監測和基因毒性測試等多種領域。
彗星試驗涉及將細胞納入低熔點琼脂糖懸浮液中，然後在中性或鹼性環境下裂解細胞，並對懸浮的裂解細胞進行電泳。該方法的名稱來自於DNA穿過電泳膠而形成的彗星樣式。
彗星試驗的基本過程
1. 包埋步驟
將取自體外細胞培養或體內測試對象的細胞樣本分散成單細胞，並懸浮於37°C熔化的低熔點琼脂糖中。隨後，將此單懸浮液撒在顯微鏡片上，利用玻璃蓋滑片進行包埋。當蓋滑片降低至顯微鏡片上時，熔融的琼脂糖會擴散形成薄層。接著，琼脂糖在4°C下凝凍，並移除蓋滑片，形成一個將細胞封裝的碳水化合物纖維基質。
2. 裂解步驟
移除蓋滑片後，顯微鏡片浸泡在使細胞裂解的溶液中。通常所用的裂解溶液包括高濃度的鹽水和去污劑（如Triton X-100）。這些成分的作用是破壞細胞蛋白質和細胞膜，使DNA結構暴露，並形成具有螺旋狀DNA的核苷體。
3. 電泳步驟
裂解後，顯微鏡片被清洗以移除所有鹽類，然後浸入第二種溶液——電泳溶液。當施加電場時，帶有負電荷的DNA片段會朝著正極移動，直至被淨化並被特定染色劑標記。通过荧光显微镜觀測，其彗星尾部的強度相對於頭部的差別反映了DNA斷裂的數量。
整體結構類似於彗星，其圓形頭部對應的是殘留在空腔中的未損壞DNA，而尾部則代表著受損DNA的數量。尾部越亮越長，表示損傷程度越高。
彗星試驗的應用
彗星試驗的應用範圍廣泛，包括基因毒性測試、人類生物監測和生物流行病學研究等。例如，研究人員通過彗星試驗發現，隨著年齡增長，老鼠腦部神經元和星形膠質細胞的DNA損傷顯著上升，包括單鏈斷裂和雙鏈斷裂等多種損傷形式。
精子DNA斷裂檢測
彗星試驗還可用於評估精子細胞中DNA的斷裂程度，這一指標與體外受精的結果密切相關。在進行測試時，需進行額外的程序以破壞精子內的原鞘蛋白。
彗星試驗的優勢與挑戰
由於彗星試驗具有簡便且成本低廉的優勢，尤其是在更多複雜測試無法使用的情況下，其廣泛性得到了增強。然而，這項技術的靈敏度也使其易受外部因素影響，導致結果的重現性問題。因此，研究者需要謹慎處理，避免任何可能導致DNA損傷或變性因素的干擾。
“彗星試驗是一種高度靈敏的DNA損傷評估工具，但有效的運用依賴於龐雜的背景知識與技術。”
未來的研究方向
隨著生物技術的進步，彗星試驗的技術和應用不可避免地會隨之發展。研究人員正在探索如何進一步提高測試的準確性和靈敏度，並擴展其在不同生物體和環境條件下的應用範圍。因此，彗星試驗的未來充滿了挑戰與機遇。
這項技術在基因損傷評估、環境科學以及醫學研究中的應用無疑會持續增長，隨之而來的將是對其正確使用和解釋結果的更深入的理解。面對未來，我們應該思考，如何確保這項重要技術在增進人類健康和環境保護方面發揮最大的潛力呢？
