致突變實驗是什么?如何檢測?
致突變效應是指環(huán)境污染物或其他環(huán)境因素引起生物細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生突然改變的一種作用,這種變化的遺傳物質(zhì),在細胞分裂繁殖過程中可傳遞給子代細胞,使其具有新的遺傳特性。
致突變作用可分為基因突變和染色體畸變兩大類。基因突變只涉及染色體的某一部分,并未涉及整個染色體,是屬于分子水平的變化,因此不能用普通光學顯微鏡直接觀察,只能借助其他方法加以測定。染色體畸變是一個或幾個染色體的結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生變化,這種變化可用光學顯微鏡進行直接觀察。這兩種突變類型僅有程度之分,而無本質(zhì)差別。致突變試驗也常叫做基因突變試驗和染色體畸變試驗。
致突變試驗的目的是檢驗受試物有無致突變作用,也可用作致癌物快速篩檢試驗。致突變試驗方法很多,常用的有:
艾姆斯(Ames)試驗法:即鼠傷寒沙門氏菌/哺乳動物微粒體酶試驗法,亦稱微粒體間介法,是一種利用微生物進行的體外基因突變試驗法。此法由Ames氏首創(chuàng),因之而命名。本法是利用突變型微生物,即組氨酸缺陷型的鼠傷寒沙門氏菌菌株(這些菌株喪失合成生長所必需的組氨酸的能力,在組氨酸缺乏的培養(yǎng)基上不能生長),在缺乏組氨酸的瓊脂平皿上培養(yǎng),如果受試物不具致突變性,則突變型鼠傷寒沙門氏菌不能正常生長。如果受試物具有致突變作用,則可使此種突變型菌株發(fā)生回復突變,成為野生型,恢復其合成組氨酸的能力,故可在組氨酸含量不足的培養(yǎng)基上生長并形成菌落。
染色體畸變分析試驗:直接觀察在受試物作用下,生物細胞染色體所發(fā)生的結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變。試驗可用體細胞或生殖細胞進行。一般以骨髓細胞或外周血細胞代表體細胞,以睪丸精原細胞代表生殖細胞。通常設(shè)2~3個試驗組和一個對照組,必要時設(shè)陽性對照組。在*后一次飼喂受試物后6小時,給動物注射秋水仙堿,使細胞有絲分裂停留在中期,以利觀察。2~3小時后宰殺動物,取出胸骨(或股骨)骨髓或睪丸,將骨髓細胞或精原細胞經(jīng)制片處理和染色,鏡檢染色體有無結(jié)構(gòu)異常和數(shù)目改變,計算細胞畸變率和染色體畸變率。
骨髓細胞微核試驗:微核是骨髓中正在分裂的細胞經(jīng)致突變物作用后,染色體發(fā)生斷裂,有一部分斷片存留在間期細胞內(nèi)形成的一個或幾個圓形結(jié)構(gòu),較普通細胞核小,故稱微核。微核的出現(xiàn),表明遺傳物質(zhì)已發(fā)生突變。試驗按一定劑量與次數(shù)給予受試物后,將動物宰殺,取出骨髓,混以胎?;蛐∨Q澹破旧箸R檢,計數(shù)多染紅細胞中的微核,求出微核出現(xiàn)率。
顯性致死突變試驗:其原理是根據(jù)哺乳動物的生殖細胞發(fā)生突變時,常不能與異性生殖細胞結(jié)合,易出現(xiàn)受精卵在著床前死亡或著床后胚胎早期死亡現(xiàn)象。試驗時先使成年雄性大鼠或小鼠攝入受試物,然后將其與未攝入受試物的雌性動物按1雄2雌的比例同籠交配。小鼠連續(xù)交配6~8周,大鼠8~12周,每周更換一批雌鼠。在雌鼠受孕后12~13天,將其剖腹取出子宮,檢查并記錄活胎數(shù)、早期死亡胚胎數(shù)和晚期胚胎死亡數(shù)。由于顯性致死突變主要表現(xiàn)為早期胚胎死亡,故一般以每劑量組受孕雌鼠平均早期胚胎死亡數(shù)來表示受試物致突變作用的強弱。
姊妹染色單體交換試驗:簡稱SCE試驗。一般每條染色體是由兩個染色單體組成。很多化學致突變物可使兩個染色單體中的脫氧核糖核酸發(fā)生互換。因此,姊妹染色單體交換出現(xiàn)頻率如果增高,即表明受試物具有致突變作用。試驗可在體外也可在體內(nèi)進行。體外試驗法常用外周血淋巴細胞,將經(jīng)不同劑量受試物處理的細胞在含有5一溴脫氧尿嘧啶核苷的培養(yǎng)液中作短期培養(yǎng),再加入秋水仙堿培養(yǎng),然后制片、染色鏡檢,求出平均每個細胞姊妹染色單體互換的數(shù)目。體內(nèi)試驗法常用哺乳動物,飼喂受試物后,取骨髓細胞制片、染色和鏡檢計數(shù)。
DNA修復合成試驗:致突變物及致癌物可使細胞DNA(脫氧核糖核酸)受到損傷,然后還將發(fā)生修復合成。但此時的DNA合成不是發(fā)生在細胞周期的S期(正常的DNA合成期),而是在S期以外,區(qū)別于正常合成程序,所以稱為程序外DNA合成。試驗多用大鼠原代肝細胞或二倍體人類成纖維細胞,在體外進行細胞培養(yǎng)時加入受試物,并加入DNA合成所需的胸腺嘧啶核苷,根據(jù)DNA中參入胸腺嘧啶核苷的數(shù)量來判斷DNA受損情況。
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