陈安(综述)   黄松生(审校)

第三军医大学临床生物化学教研室（400038）

摘  要

　　单细胞凝胶电泳技术已广泛应用于单细胞 DNA 损伤的检测。其实验原理在于损伤的 DNA 在电场中从核内溢出，形成与细胞核“关部”相区别的“尾部”。目前主要用开头指标、距离指标强度指标、“矩”类指标等四类指标分析实验结果。

关键词 单细胞电泳； DNA 损伤；结果分析

　

　　单细胞凝胶电泳（single-cell gel eiectrophoresis,SCGE）又称慧星试验（comet assay）是一项较新的电泳方法。自1978年被Rydcbert B。等人成功地用于检验DNA单链断裂以来，经过不断的改进，已成为一种快速、灵敏、简便的检测DNA损伤的方法，广泛地应用于DNA放射损伤、DNA剪切损伤、DNA交联的检测、药物的遗传毒性评价、细胞凋亡鉴定等工作中^[1]。

1 SCGE 的检测原理

　　尽管 SCGE 技术己应用近 20 年，但其检测单个细胞 DNA 损伤的确切原理还不甚清楚。初步认为，各种因素诱发细胞 DNA 损伤后会影响 DNA 的高级结构，使其超螺旅松散。这种细胞经过实验中细胞原位裂解、 DNA 解链等过程后，电泳时，损伤的 DNA 从核中溢出，朝阳极方向泳动，产生一个尾状带，未损伤的 DNA 部分保持球形，二者共同形成“慧星”。在一定范围内，“慧星”的长度（代表 DNA 迁移距离）和经荧光染色后“慧星”荧光强度（代表 DNA 的量）与 DNA 损伤程度相关，这样就可以定量检测单个细胞中的 DNA 损伤 ^[2,3] 。

2 SCGE 的操作方法

　　singh 等人 ^[4] 于 1988 年描述的 SCGE 具体操作方法，被认为是经典的操作方法。其主要步骤有：将混有待测细胞的琼脂糖铺于载玻片上，凝固后浸入冷溶解液中使细胞裂解，在电泳液中解链后水平电泳，洗涤后用 DNA 结合荧光染料染色，在荧光显微镜下观察玻片上细胞的荧光图像，评价 DNA 的损伤程度。

　　改变相关的实验条件，可以检测 DNA 不同类型的损伤，这是 SCGE 的优势之一 ^[5] 。如果在碱性溶液中溶解、解链、电泳，可以检测 DNA 单链断裂及碱不稳定损伤 ^[6] ；如果在冷溶解液中加入高浓度盐及其它变性剂，中性条件下溶解、解链、电泳，则可检测 DNA 双链断裂 ^[7] 。

3 SCGE 的主要计算指标

　　实验结束后，用荧光显微镜将“慧星”图像放大后拍摄下来进行分析。典型的 DNA 损伤细胞荧光图像象慧星一样头尾分明。为了根据图像评价 DNA 的损伤程度，人们设计了一系列的计算指标。按其性质，大致可分为以下几类：

3.1 形状指标 这是一类比较粗略的指标。根据细胞荧光图像是否象慧星一样头尾分明将其分为慧星一样细胞和非慧星样细胞，计数一定量细胞中慧星样细胞所占的比例，即慧星样细胞发生率，估计 DNA 的损伤程度 [8] 。这种指标可通过镜下观察直接得到，方便实用。

3.2 距离指标 直接在显微镜下或在照片上测出慧星的一些长度数值，如尾长^[9,10]，即沿电泳方向“慧星”尾部最远端与头部中心间接的距离；总慧星长度^[11]，即“慧星”电泳方向上的最大长度；尾长与头部直径比值^[12]等，以评价DNA损伤程度。这些指标描述电泳中DNA泳动的距离，易于测量，无需复杂的仪器设备及图像处理软件，而且在损伤因素剂量较大时，这些数值的大小与作用剂量之间有较为良好的线性关系。

3.3 强度指标 Ostling等人 ^[13] 最初用 SCGE 技术检测射线对 DNA 损伤时用“慧星”头部中心处荧光强度与电泳方向上一定距离处荧光强度的比值来描述 DNA 的损伤。 PoI1er 等人 ^[14] 用“慧星”尾部总荧光强度同“慧星”头部总荧光强度的比值来表示 DNA 的损伤程度。新近有报道根据“慧星”尾部荧光强度将细胞分为五类，由弱到强分别计为 0 、 1 、 2 、 3 、 4 ，将 100 个细胞的分值加在一起表示 DNA 的损伤程度，并证明该数值与总慧星长度有较好的相关性 ^[15] 。这些指标都不同程度地反映了电泳中泳动 DNA 的量。

3.4 “矩”类指标 为反映 DNA 损伤，上述距离类指标和强度类指标均不全面，有实验证明损伤因素作用剂量增大时， DNA 损伤程度明显增加而尾长基本不变 ^[16] 。为将二者结合起来，更全面反映 DNA 损伤程度， Olive 等人 ^[17] 于 1990 年首次描述了“尾矩”（ tail moment ， TM ）的概念，定义为尾部 DNA 占总 DNA 的百分比与头、尾部中心间距的乘积。作者用实验证实该指标比上述其它指标都优越，很快就被广泛接受。