簡介微核檢測技術(shù)

劉 偉 王立安

(河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 石家莊 050024)

1 微核的含義

微核(micronucleus)，也叫做衛(wèi)星核，是真核生物細(xì)胞中的一種異常結(jié)構(gòu)，屬于染色體畸變的一種表現(xiàn)形式。由于生物受到內(nèi)外環(huán)境的影響，染色體的結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化，微核為有絲分裂后期喪失著絲粒的染色體片段，是位于生物細(xì)胞質(zhì)中獨立于主核，大小在主核的三分之一以下，完全與主核分開的圓形或橢圓形微小核。微核的形成是細(xì)胞受遺傳毒物作用后的一種遺傳學(xué)終點，以觀察細(xì)胞中微核的形成來檢測遺傳毒物，稱為微核試驗。

20世紀(jì)70年代初，Boller和Matter等[1，2]用嚙齒類動物骨髓細(xì)胞微核率檢測有誘變活力化合物，建立了微核測定法。微核產(chǎn)生的數(shù)量與誘變因子的劑量成正比，故可用微核出現(xiàn)的頻率來評價環(huán)境誘變因子對生物遺傳物質(zhì)作用的程度。微核試驗經(jīng)不斷改進(jìn)和發(fā)展，已成為檢測致突變劑和環(huán)境污染物的快速初篩試驗。

微核試驗是利用細(xì)胞生物學(xué)方法觀察其出現(xiàn)的微核率(micronucleus frequency)來表示材料受遺傳損傷程度的一種檢測遺傳毒物的方法。

2 微核檢測技術(shù)及其應(yīng)用

常規(guī)的微核試驗是以動植物為材料，利用細(xì)胞生物學(xué)方法經(jīng)顯微制片后在顯微鏡下直接計數(shù)待測材料的微核率。微核試驗法是一種簡單、快速，而且不需要任何特殊試劑和設(shè)備的檢測技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于遺傳毒性的檢測、安全性評價和遺傳損害的監(jiān)測。許多國家和國際組織機(jī)構(gòu)均已將微核檢測技術(shù)列為誘變試驗的常規(guī)方法，并將其規(guī)定為新藥、食品添加劑、農(nóng)藥、化妝品及癌癥前期等毒理學(xué)安全性評價的必做試驗[3]。

2.1 環(huán)境監(jiān)測和致突變物檢測 污染物對人體或生物產(chǎn)生的損害可以方便快速地通過微核監(jiān)測出來[4]。在普查致畸、致癌、致突變物等方面應(yīng)用廣泛。目前，已檢出的有毒物質(zhì)近500種。1986年，我國環(huán)境保護(hù)局將蠶豆根尖微核檢測試驗技術(shù)列入《環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》用于水環(huán)境檢測。研究表明，蠶豆根尖微核技術(shù)在檢測流域或湖泊水污染方面，有非常好的效果，起到淡水污染的報警和監(jiān)測作用。

2.2 流式體外微核檢測 流式體外微核檢測最大的優(yōu)勢是檢測速度快，能在短時間內(nèi)完成多個樣本的檢測。流式細(xì)胞術(shù)檢測完成一個試驗樣本僅需要2～3 min，檢測速度比人工讀片快至少40～100倍；且較其他自動化決策方法如計算機(jī)圖像分析系統(tǒng)、激光掃描細(xì)胞儀檢測速度更快，能在極短的時間檢測大量樣品，節(jié)省早期化合物遺傳毒性初篩的時間和人力。

2.3 化療和放療后的細(xì)胞學(xué)損傷觀察 化療后機(jī)體的淋巴細(xì)胞及骨髓細(xì)胞微核率會明顯上升，這可以反映化療后的遺傳損傷程度[5]。

2.4 特定人群的突變損傷檢測和早期預(yù)報 在誘變因子和致癌物作用下，特定人群的血液淋巴細(xì)胞和上皮細(xì)胞的微核率會明顯上升。通過上皮細(xì)胞的微核數(shù)量變化可快速安全地早期檢測癌變或預(yù)報受損傷程度(淋巴細(xì)胞微核檢測則是腫瘤早期檢測的診斷指標(biāo)之一)。

2.5 利用微核試驗篩選抗癌物質(zhì) 將待測物質(zhì)應(yīng)用于微核試驗，根據(jù)微核發(fā)生率來判斷該物質(zhì)的抗癌性，有望應(yīng)用于抗癌藥物的篩選。此外，有人將微核技術(shù)與熒光分光法結(jié)合起來，研究小分子對DNA的作用，從而篩選對癌細(xì)胞有作用的藥物分子。

2.6 利用微核試驗研究外來物種的化感效應(yīng) 目前，微核技術(shù)已經(jīng)用于研究外來生物對環(huán)境的影響。例如，研究紫莖澤蘭、微甘菊等分泌的化學(xué)物質(zhì)對本地其他植物的影響。通過蠶豆根尖微核試驗表明，紫莖澤蘭水提取物能夠明顯引起蠶豆根尖細(xì)胞微核的形成以及各種染色體畸變的發(fā)生。

3 展望

隨著微核理論的深入研究和新材料的開發(fā)，以及新型檢測儀器和軟件的不斷成功研制，結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)的先進(jìn)技術(shù)，微核研究進(jìn)入了更高的層次[6]。研究人員廣泛采用微核技術(shù)來評價生活中的物質(zhì)對于人體、動物及植物是否有害。例如，利用細(xì)胞微核技術(shù)評價藥物、放射線、有毒物質(zhì)等對于人體內(nèi)細(xì)胞或體外培養(yǎng)的遺傳學(xué)損傷。此外，微核技術(shù)在醫(yī)學(xué)、遺傳毒理學(xué)、藥物、食品、環(huán)境等方面也得到廣泛應(yīng)用。但是，微核技術(shù)也有它的局限性，如同任何一種遺傳毒理學(xué)篩檢測試系統(tǒng)都有一定的假陰性率和假陽性率那樣，不一定能準(zhǔn)確地鑒別出遺傳和非遺傳毒物。因此，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一系列的實驗，包括采用組合實驗的方法，以使結(jié)果更可靠。