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彗星試驗中的魔法：為什麼 DNA 會像彗星一樣在電泳中移動？
在科學的世界裡，DNA 的損傷檢測從來不是件容易的事情。然而，單細胞明膠電泳檢測（亦被稱為彗星試驗）提供了一種簡單而靈敏的方法來檢測個體真核細胞的 DNA 損傷。這項技術最早由 Östling 和 Johansson 在 1984 年開發，然後由 Singh 等學者於 1988 年進行了改良，隨後它逐漸成為 DNA 損傷/修復、環境監測及致突變測試的標準技術之一。
彗星試驗的名稱源於其在電泳膠中顯示出來的 DNA 遷移圖案，這一圖案常常類似彗星。
這項試驗的基本流程包括將細胞包裹在低熔點琼脂糖懸浮液中，然後在中性或碱性（pH > 13）的條件下裂解細胞，並電泳懸浮的裂解細胞。在這一過程中，細胞的 DNA 結構受到檢測，形成一個個獨特的「彗星」圖形，這個圖形反映了 DNA 損傷的程度。
工作原理
彗星試驗的基本原理是：未損傷的 DNA 與細胞核中的基質蛋白保留了高度有序的結合，當 DNA 受到損傷時，這種結構會被打斷。受損的 DNA 鏈條失去其緊湊的結構，並放鬆，開始向琼脂糖內擴展。當施加電場後，帶有負電荷的 DNA 被吸引至帶有正電的陽極，這樣就生成了「彗星」的形狀。
受損程度越高，DNA 尾部的長度和亮度就越強，因為更多的 DNA 碎片能夠從細胞內釋放至琼脂糖中。
彗星試驗的步驟
細胞包裹
首先，研究人員需要從體外細胞培養或體內樣本中取得細胞，然後將這些細胞分散成單個細胞，並懸浮於在 37°C 溶化的低熔點琼脂糖中。這種單細胞懸浮液會被塗在顯微鏡玻璃片上，並在冷卻過程中形成薄薄的琼脂糖層。琼脂糖的中性滲透性使得試劑可以穿透其中而不影響細胞的位置。
裂解
接下來，玻璃片會浸入一種能引起細胞裂解的溶液中。這種溶液一般含有高度濃縮的鹽和洗滌劑。鹽水能夠破壞細胞內部的蛋白質結構，並使得細胞膜被溶解。這樣一來，只有 DNA 會保持完整，並填滿之前細胞所佔據的空間，形成所謂的核型結構。
電泳
在細胞裂解完成後，接下來將玻璃片洗滌以去除多餘的鹽，並浸入電泳溶液中。在電泳過程中，應用的電場會使受損的 DNA 往陽極移動，通過這種方式，受損程度便會直接影響 DNA 的遷移範圍，進而影響「彗星」的形狀。
此技術對 DNA 的損傷有著極高的靈敏性，使其成為一種廣泛的檢測工具。
應用領域
彗星試驗通常應用於基因毒性測試、人類生物監測、分子流行病學及生態基因毒理學等領域。最近的研究顯示在老化過程中，使用彗星試驗能夠檢測到多種 DNA 損傷類型的顯著增加，例如單鏈斷裂和雙鏈斷裂。在男性不孕診斷中，研究者還能夠以彗星試驗評估精子細胞中的 DNA 斷裂程度。
整體而言，彗星試驗提供了一種有效且靈活的技術來偵測細胞中的 DNA 損傷，無論是在基礎研究還是應用科學中，都能發揮其獨特的價值。隨著這項技術的不斷進步，未來是否會有更創新的方法來檢測和修復 DNA 損傷，使人類的健康達到新的里程碑？
