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早先辐射事故受照者染色体畸变分析和AFM观察

曲双  
【摘要】:电离辐射诱发染色体畸变的研究已有数十年的历史。大量研究表明,受照幸存者染色体畸变分析有助于了解细胞残存的畸变类型、畸变率以及畸变率与原先受照剂量之间的关系等。另外,辐射所致染色体的断裂和重排对癌基因和其他相关基因的移位和失调可能起着重要作用。虽然对染色体上断裂点多发部位的真正生物学意义尚不清楚,但可以肯定的是有关损伤热点的研究是辐射远后效应研究中十分重要的一部分。 目前染色体畸变分析方法主要包括常规染色法、G显带法和FISH技术等。常规染色法主要是通过观察染色体长度和着丝粒位置改变识别畸变。G显带法可根据染色体上条纹的异常察觉到细微的变化,准确的定位断裂点,这些要明显优于用常规染色进行的核型分析,是目前用以识别辐射损伤、遗传病、肿瘤、血液病等的染色体易位、倒置、缺失等稳定性畸变的主要方法。FISH方法可利用全染色体探针与样品杂交,能迅速分析大量细胞,对易位等畸变的识别较其他两种方法更灵敏、快速。但以上几种方法由于光学显微镜分辨率的限制,无法对染色体畸变结构予以更细微的观察。 1986年,原子力显微镜(AFM)作为一种新的成像技术被研制成功,并逐渐用于生物样品的纳米观测及可控性操作中。由于AFM可以对大气或溶液中的样品进行实时动态观察,提供高分辨三维成像,而不需染色、包埋、电镀等处理过程,这些特点吸引了一些学者利用AFM对染色体进行结构观察及核型分析等。同时作为一种新的显微操纵工具,AFM在染色体的纳米切割、获取DNA探针方面也得到显著的成绩。但迄今为止,利用AFM对电离辐射诱发染色体畸变进行分析的报道,国外只有一篇。Murakami 等利用AFM识别重离子射线诱发染色单体裂隙和单体断裂,清楚观察到单体型畸变的断裂点纤 WP=38 维状结构,证实了AFM在辐射诱发染色体畸变的结构研究中是十分有用的工具。 本实验旨在常规方法分析的基础上引入AFM技术,对辐射事故受照幸存者染色体畸变进行分析,观察易位染色体断裂点的分布规律、损伤热点的结构变化,探求原子力显微镜在染色体结构观察及畸变分析等方面应用的优势,同时为进一步利用AFM对染色体损伤热点显微切割、提取DNA进行分子水平研究,深入探讨辐射损伤和癌变形成机理奠定基础。 本实验利用染色体核型自动分析系统和全染色体探针FISH方法,对上海“6·25”事故受照者照后12年以易位为主的稳定性畸变进行分析,研究易位染色体断裂点的分布规律及易位畸变的波动情况。随后,用正常人 G分带染色体标本进行AFM观察,建立AFM分析染色体畸变的方法。在以上研究的基础上,选择涉及断裂点好发部位的畸变利用AFM分析,观察损伤热点的结构变化,并与光学显微镜分析结果进行比较。 通过染色体核型自动分析系统及FISH方法发现,5名事故受照者体内的易位畸变在1号染色体上发生最多;事故受照幸存者照后12年以易位为主的染色体畸变仍然存在,且畸变率基本保持稳定。AFM对正常G显带染色体结构和涉及1号染色体易位的观察说明,AFM能够识别每条染色体特有常纹的变化、用以分析染色体畸变;利用AFM不仅可以准确地判定断裂点的确切部位,还能提供损伤热点的高分辨三维结构。 结论: 本实验证实,与光学显微镜相比,AFM能够对辐射诱发染色体畸变的研究提供更多更确切的信息。在常规方法分析的基础上引入AFM技术,不仅能够分析断裂点好发部位的畸变,还实现了损伤热点立体结构的观察。AFM分析染色体方法的成功建立,也为进一步对损伤热点显微切割、提取DNA进行易位处融合基因、辐射敏感基因的研究提供了可能。 WP=39


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