染色体结构显示与检测是细胞遗传学中的核心技术,广泛应用于染色体异常分析、基因定位、突变检测等领域。本文系统介绍了染色体显带、姐妹染色单体分化染色、脆性位点检测、微核检测及非程序DNA合成检测等经典方法,并提供了详细的实验步骤。
1. 染色体显带技术
染色体显带技术通过特定染料处理,使染色体沿长轴呈现明暗交替的带纹,从而识别每条染色体及其结构变异。主要包括Q带和G带法。
显Q带法:使用荧光染料(如喹吖因)染色,在荧光显微镜下观察。步骤:将老化后的染色体标本浸入pH6.0缓冲液5~10分钟,然后浸入GM或QD染液5~10分钟,再用缓冲液漂洗两次,最后滴加缓冲液封片观察。
显G带法:常用胰酶-Giemsa混合显带法。步骤:标本在60℃温箱处理20~30分钟,浸入0.025M磷酸缓冲液(pH6.8)56℃温浴10分钟;然后用现配的胰蛋白酶-Giemsa混合液消化染色10~30分钟(混合液配方:0.025M磷酸缓冲液73ml、甲醇27ml、Giemsa干粉50mg、0.25%胰酶0.3~0.4ml);染色后自来水冲洗,蒸馏水漂洗,晾干,二甲苯透明,中性树脂封片。另一种Giemsa显带法:标本在60~80℃处理20~30分钟,用0.25%胰酶消化3~5分钟,Giemsa染色10分钟,封片。
2. 姐妹染色单体分化染色
该技术用于检测姐妹染色单体交换(SCE),反映DNA损伤修复能力。需先进行BUdR掺入:在培养液中加入BUdR(终浓度3~10μg/ml),细胞培养两个周期(人外周血细胞48或72小时),然后加秋水仙素制片。
分化染色方法:
方法一:标本老化1~2天,浸入85~89℃的1M NaH2PO4处理15分钟,温水漂洗,Giemsa染色10分钟,封片。
方法二(FPG法):用Hoechst 33258(0.5μg/ml,pH7.0)染色12~15分钟,自来水冲洗,加pH8.0缓冲液,黑光灯(20W,距离5cm)照射30分钟,50~60℃ 2×SSC温育2小时,蒸馏水冲洗,2% Giemsa(pH6.8)染色15分钟,封片。
方法三:标本在30瓦日光灯下(灯距3cm)照射6小时,60℃ 2×SSC处理15分钟,Giemsa染色10分钟。
3. 染色体脆性位点检测
脆性位点是染色体上易断裂的区域,与某些遗传病相关。提高检出率的措施:培养时血清量降至5%;使用不含叶酸的MEM-Fra培养基;pH调至7.5。
4. 微核检测
微核是染色体断片或整条染色体在细胞分裂后期未能并入主核而形成的微小核,常用于遗传毒性检测。
方法一:静脉采血0.5ml(肝素抗凝),加5ml培养液(含20%小牛血清的Eagle液,PHA 40μg/ml),37℃培养48或72小时,1000rpm离心8分钟,3:1甲醇/冰醋酸固定3次,冷冻载片滴片,10% Giemsa(pH6.8)染色15分钟。
方法二:肝素抗凝血0.5~0.6ml,加等量0.5%甲基纤维素混匀,37℃静置30分钟,2000rpm离心10分钟,去上清,涂片,Wright染色。
方法三:无名指取血0.6ml,注入血液沉淀管,搅拌去纤维蛋白,加3%明胶混匀,37℃沉降50分钟,吸上清,离心,沉淀涂片,Wright染色30分钟,再Giemsa染色2分钟。
5. 非程序DNA合成检测(UDS)
UDS反映DNA损伤后的修复合成,常用放射自显影或液闪计数法。
放射自显影法:WI-38成纤维细胞在盖片上培养至汇合,换无精氨酸EMEM培养20~24小时,加10mM羟基脲(阳性对照加MNNG)培养2小时,再加3H-TdR培养20~24小时,BSS漂洗,固定、涂胶、曝光、显影、染色,油镜下计数核上银粒数(排除S期细胞),结果以银粒数/核均值或含10个银粒以上细胞百分率表示。
液闪计数法:人二倍体成纤维细胞接种培养,处理同前,漂洗后用0.25%胰酶消化,10%三氯醋酸处理,收集细胞于玻璃纤维滤纸,无水乙醇脱水烤干,加闪烁液,液闪计数,结果以dpm/10^6细胞或cpm/皿表示。