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彗星試驗的秘密：如何用簡單的技術探測 DNA 損傷？
隨著基因科技的進步，對於 DNA 損傷的研究變得越來越重要。在這個領域，一項名為單細胞凝膠電泳測試（也稱為彗星試驗）的技術逐漸受到重視。這是一種簡單且敏感的技術，能夠在個別真核細胞層面上檢測 DNA 的損傷。這項技術最早由 Östling 和 Johansson 於 1984 年開發，並於 1988 年經 Singh 等人進行改良。至今，它已成為評估 DNA 損傷/修復及基因毒性測試的標準技術之一。
彗星試驗的名稱源於其電泳凝膠中 DNA 的遷移模式，這種模式常常類似於彗星。
彗星試驗的基本流程包括將細胞包埋在低熔點琼脂糖中，然後在中性或鹼性條件下裂解細胞及進行電泳。電泳後，受損的 DNA 會呈現出不同的形狀，彗星的尾部和頭部之間的相對強度反映了 DNA 損傷的程度。這項技術的基礎在於，未受損的 DNA 與細胞核中的基質蛋白有著高度組織的關聯，當 DNA 受到損傷時，這種組織就會被破壞，釋放出未受損的 DNA 結構。
彗星試驗的基本步驟
包埋細胞
首先，從體外細胞培養或體內測試對象取得的細胞樣本會被分散為單個細胞，並懸浮在 37°C 的低熔點琼脂糖中。接著，這種單懸浮液會被施加到顯微鏡載玻片上，當玻璃蓋片降低時，琼脂糖會擴展並形成薄層。當琼脂糖在 4°C 凍結後，細胞被固定在裡面，形成的琼脂糖基質能保持細胞的位置穩定。
裂解細胞
接下來，載玻片浸泡在裂解溶液中，這通常包含高濃度的水溶性鹽和清潔劑。這些成分能夠破壞細胞內部的蛋白質，並撕裂細胞膜，留下不受損的 DNA。殘餘的 DNA 結構稱為核素，形成相對較大且有序的結構。
電泳過程
經過裂解過程後，載玻片會被清洗，以去除所有鹽分，並浸入電泳溶液中。此時，施加特定的電場，損傷的 DNA 會被電場吸引，根據鏈段的長短，遷移的距離也會不同，最終形成如同彗星狀的尾部和頭部結構。
圖像分析技術能夠量化核素的整體螢光強度以及遷移 DNA 的螢光，這樣一來，就可以對 DNA 損傷程度進行評估。
應用範疇
彗星試驗的應用範疇十分廣泛，包括基因毒性測試、人體生物監測、分子流行病學以及生態基因毒理學等。它不僅能夠協助科學家了解不同環境因素對 DNA 的影響，還能通過在老化過程中追踪 DNA 損傷來，加深我們對老化過程的理解。
例如，Swain 和 Rao 在研究中指出，彗星試驗顯示老年大鼠的腦神經元和星狀膠細胞中 DNA 損傷顯著增加。
男性不孕症中的應用
此外，彗星試驗在診斷男性不孕症方面也具有重要的應用價值。這種測試技術能夠幫助評估精子的 DNA 破碎程度，並提供在體外受精過程中可能的結果預測。
實驗的挑戰
儘管彗星試驗是一種非常敏感的 DNA 損傷檢測方法，但其靈敏度亦使其對於一些物理改變特別敏感，並可能影響結果的重複性。因此，在進行操作時，需特別注意避免任何可能造成 DNA 損傷的干擾因素。
彗星試驗作為一個簡單且具經濟效益的技術，常常被用於條件複雜且財力有限的研究環境中。隨著更多的研究和改進工具的出現，這項技術的應用前景可期，能否在未來突破更多的科學瓶頸，發現 DNA 修復的新方式呢？
