单细胞凝胶电泳技术介绍
单细胞凝胶电泳分析(singlecellgelelectrophoresis,SCGE)是Ostling等(1984)首创的,以后经Singh等(1988)进一步完善而逐渐发展起来的一种快速检测单细胞DNA损伤的实验技术。
SCGE是目前细胞水平显示与评价DNA毒性与损害的一个非常敏感的检测技术，其特点是在一块经过琼脂糖包被（coating）玻璃片上，将实验细胞与低熔点琼脂糖混匀后，再“涂布”在其上面，此后再经细胞裂解，DNA解旋，将断裂的DNA片段在电场中“泳动”向阳极（anode），再经过中和，荧光染色，在荧光显微镜下可见一呈彗星状图像，因其细胞电泳形状颇似彗星，又称彗星试验(cometassay)。
造成细胞DNA断裂的原因比较复杂。其中，化学介质，如氧自由基（Reactiveoxygenspecies,ROS)是极其重要的因素。一般地，细胞在氧自由基作用下，细胞内的DNA直接受到损伤，引起高级结构的变化，致使其超螺旋结构松散。当细胞经过原位裂解（主要是细胞膜和核膜的裂解），DNA发生解旋，致使损伤的DNA片段在直流电场中从核中移出，向阳极迁移，并呈彗星状分布。而无损伤的细胞仍然保持球形状的DNA细胞核。迁移出的DNA片段越多，表示细胞受到的损伤越严重。
一个典型的单细胞凝胶电泳的结果在经过荧光染色后，可见到这样的图像。
核头（head）:就是细胞核的部分；
核尾：(tail)：是片段化的DNA,在直流电场下，向阳极移动，呈现一尾部状。
尾矩：（tailmomentlength）：从细胞核的中心到彗尾的中心。
单细胞凝胶电泳技术的特点是，快速，灵敏，经济，简单。经过对实验组，对照组细胞样本检测到的单个细胞核的核头，和“彗星”状核尾的图像测量与统计学分析，可以比较出实验组，对照组甄检到的数据所隐含的信息。
单细胞凝胶电泳的应用：
单细胞凝胶电泳已被广泛地接受作为一个标准的实验技术来评价单个细胞的DNA的损伤，具有广泛的应用领域。
● 人类生物学监测（humanbiomonitoring）
● 基因毒理学（genotoxicology）
● 生态学监测（ecologicalmonitoring）
● DNA的损伤与修复（DNAdamageandrepair）
此外，还被应用于：
◆ 各种组织的细胞对于各种化学试剂，药物；物理因素，如射线的生物学反应。
◆ 新鲜分离的，培养的细胞（人的，动物的，植物的）。
肿瘤研究与治疗预测：
▲ 肿瘤研究：DNA损伤和DNA修复缺陷是癌症发生的分子基础。许多基础研究与临床研究，采用单细胞凝胶电泳技术，来研究各种各样的肿瘤细胞对各类DNA损伤制剂的生物学效用，并得到重要的结果，使得肿瘤科学家得知最佳干预的时机。
▲ 肿瘤放疗敏感性（radiosensitivity）预测：由于肿瘤对于放疗反应是存在差异，预测肿瘤对于放疗的敏感性长期追求的目标，有多种因素可影响肿瘤的放疗效果，尚无一种方法来预测肿瘤对于放疗是否发生反应，而单细胞凝胶电泳在目前被基础和临床肿瘤治疗学推崇的最最先进的技术。
▲ 肿瘤化疗敏感性(chemosensitivity)预测：同理，由于肿瘤细胞对于各种化学药物的反应是存在极其大的差异，因此无论在肿瘤的治疗之前，尤其是在治疗的过程中，及时了解肿瘤治疗的进程，药量的大小，治疗方案选定，单细胞凝胶电泳是国际上治疗治疗所推荐的方法。
▲ 肿瘤病人外周血淋巴细胞DNA损伤测定：外周细胞替代靶器官的目标细胞。由于某种原因，从靶器官获得目标细胞是受到来源或技术的限制，目前在单细胞检测DNA断裂的细胞来源，可以采用外周的替代（surrogate）细胞，如从尿液样本收集尿道上皮细胞（Urothelial），从口腔获取的口腔细胞（Buccalcell）。外周血细胞，如淋巴细胞，也被用于细胞来源用于单细胞DNA的断裂检测和DNA修复检测。
▲ 肿瘤乏氧（hypoxia）性测定：肿瘤组织的细胞由于其明显的乏氧，其程度直接影响即将接受的化疗、放疗的肿瘤的反应。采用微氧电极来测定实体肿瘤组织的氧分压（pO2），然而这一方法不能区分坏死区域与肿瘤区域的乏氧状态。而单细胞凝胶电泳技术对于手术切除的肿瘤组织或由微细针头吸取活检组织得到的细胞作为单细胞凝胶电泳检测，可以排除肿瘤坏死区域乏氧的影响。
▲ 单细胞凝胶电泳在肿瘤临床应用。
营养学应用：
大约30%－40%的癌症是由于饮食因素引起的，营养对于致癌的作用至关重要。应用单细胞凝胶电泳技术于饮食性营养素的摄入，对于癌症的形成因素，如某些化学物质，毒性物质对于细胞功能的影响，细胞生物学过程中自身代谢产生的氧自由基产物，均对细胞的大分子，尤其是DNA的损伤，具有极其重要的影响，有的可直接使得DNA的碱基脱位。而在功能食物（nutraceutical）将营养学的要素（nutritionalessence）,大多具有抗氧化的功能，如类胡萝卜素，黄酮类化合物，叶酸，维生素E等，以及大量从植物提取的植物提取物，均具有抗氧化的作用，在组合入食物，变成功能性食品，发挥营养干预的作用。单细胞凝胶电泳在体外，评价营养要素的这些功能具有非常方便。
● 抗氧化物（antioxidant）
● 类胡萝卜素（carotenoids）
● 黄酮类化合物（flavonoids）
● 微量营养素（micronutrients）,如叶酸（folate），维生素E,C
细胞老化（老年学，美容学）研究中的应用：
细胞老化（cellaging）是涉及到非常复杂的生物学机制，长久以来，人们期望长生不老，可是细胞依然老化，器官功能的老化与衰退，究其近期研究成果，原因固然涉及方方面面如端粒酶，细胞能量代谢等等；
目前一个非常瞩目的重要原因是，自由基在老化进程中扮演着极其重要的作用。用抗氧化的措施如营养干预，养生药物，中药提取物，就能达到抗衰老的目的，究其分子机制是在氧自由基水平，达到淬灭氧自由基，从而达到保护细胞，延缓细胞的生理功能。
因此，细胞的老化现象，与细胞产生的氧自由基增多，抑或抗氧化物能力减低，均能明显影响细胞DNA的损伤与修复。
美容美学的基础就是抗衰老，其生物学基础就是或改善细胞代谢，或增强细胞的抗氧化能力，淬灭内在或外源的氧自由基，对于皮肤细胞的攻击所导致的细胞老化。
而单细胞凝胶电泳在细胞老化，老年学等研究或干预的效果，被认为甄别与获取是否达到抗衰老效能作用的证据的技术。
编辑: cq
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