Aplicación y desarrollo de la electroforesis de cometas.
La aplicación específica se puede dividir en las siguientes partes:
1 Aplicación en toxicología genética: SCAG es un método muy sensible para evaluar el daño toxicológico genético que se puede inducir en el ADN celular. vivo e in vitro para explorar las actividades específicas de genotóxicos y mutágenos conocidos, incluido el metabolismo celular específico y la reparación del ADN in vitro, la cinética metabólica y la dosis-respuesta de compuestos administrados por vías relevantes in vivo. La relación entre ellos y la genotoxicidad. de ciertos compuestos, ciertos tóxicos en ciertos ambientes son a menudo específicos de tejido o de célula. Los efectos mutagénicos y cancerígenos son efectos a largo plazo de la genotoxicidad, y el grado y tipo de mutaciones están relacionados con el daño y la reparación de las cadenas de ADN. SCGE puede detectar roturas de cadenas de ADN, escisión y reparación de ADN, daño oxidativo y entrecruzamientos de ADN causados por diversos factores físicos y químicos. Sardas et al. analizaron el anestésico inhalado isoflurano y encontraron que el momento promedio de la cola del cometa aumentó significativamente después de 1 hora de anestesia, alcanzó un máximo después de 2 horas, disminuyó después de 1 día y volvió a la normalidad después de 5 días. Los experimentos muestran que el fármaco es genotóxico y que el daño genético puede repararse, pero la reparación del daño en pacientes con xeroderma pigmentoso es incompleta. El análisis SCGE in vivo puede reducir los resultados falsos negativos, proporcionar información sobre el daño y la reparación del ADN en tejidos, órganos y células, e inferir la especificidad de los tejidos y las células. Para compuestos controvertidos, las pruebas de ADN mediante SCGE pueden evaluar si el compuesto es genotóxico en una dosis determinada.
Detección de daño y reparación del ADN: SCGE no solo refleja las roturas de las cadenas de ADN, sino que también incluye el daño y la reparación mediados por enzimas. Cuando los linfocitos T se irradian con luz ultravioleta, se descubre que el daño y la reparación de los linfocitos T están relacionados con la repolimerización de las cadenas de ADN. La resección y reparación después del daño se logra mediante endonucleasas. SCGE se puede utilizar para la observación en un solo paso, desde el daño hasta la reparación, la síntesis y la conexión. Ma et al. han informado que diferentes tipos de células tienen diferentes daños oxidativos en el ADN y capacidades de autorreparación.
Las células con una alta tasa de proliferación (como las células HeLa) son más sensibles al H2O2 que las células que no proliferan (como los linfocitos), y su velocidad de reparación también es significativamente mayor que la de los linfocitos. Al mismo tiempo, también se utiliza para estudiar el daño y reparación del ADN celular por algunos factores externos como proteínas, inhibidores, desoxinucleótidos, etc., y para estudiar el daño y reparación del ADN celular defectuoso.
Bioensayos y estudios epidemiológicos: SCGE puede detectar roturas de cadenas de ADN como biomarcadores de genotoxicidad en peces y otros organismos acuáticos. Los experimentos in vivo e in vitro indican que los venenos químicos efectivamente afectan a una variedad de tipos de células en organismos acuáticos vertebrados e invertebrados. Pan et al. estudiaron el daño del ADN del cloruro de cadmio en los linfocitos de la carpa cruciana. A medida que aumentó la dosis de cadmio, el daño al ADN empeoró. Al mismo tiempo, induce aberraciones cromosómicas en las células de los peces, lo que provoca anomalías en los núcleos de los glóbulos rojos y cambios cualitativos y cuantitativos en las proteínas de diferentes tejidos. SCGE también se puede utilizar para detectar daños en el ADN en varias personas donde hay sustancias nocivas presentes. Después de analizar los linfocitos de sangre periférica de trabajadores que estuvieron expuestos a altas concentraciones de benceno durante mucho tiempo, personal de servicio de gasolineras con un nivel de exposición a benceno de 3 mg/m y trabajadores expuestos a altas temperaturas y CO, se encontró que el ADN El daño de los linfocitos mejoró significativamente. Cuando los fumadores dejaron de fumar, la longitud de la cola del cometa disminuyó significativamente. La detección de multitudes debe considerar muchos factores como la edad, el sexo, el tabaquismo y el consumo de alcohol, por lo que los individuos de control y expuestos deben estar en la misma etapa fisiológica al tomar la muestra.
Aplicaciones de SCGE en oncología: SCGE puede detectar daños en el ADN en células individuales, evaluar el daño celular y las capacidades de reparación, y explorar la causa, aparición y patogénesis de los tumores. La capacidad de las células tumorales y de las células normales para responder y reparar el daño del ADN causado por tratamientos físicos y químicos determinará si el plan de tratamiento es correcto. Si las células tumorales tienen una mayor capacidad de reparación que las células normales, significa que el tratamiento es más peligroso y fracasará. Entre las células cancerosas, hay una célula hipóxica que tiene menos fragmentación del ADN que una célula pobre en oxígeno. El análisis SCGE puede estimar la cantidad de células hipóxicas, identificando y examinando aún más la respuesta de las células cancerosas a los agentes anticancerígenos. Utilizado principalmente para células tumorales sometidas a quimioterapia, ayuda a evaluar las diferencias en la respuesta del tumor a la radioterapia y la quimioterapia y a predecir el efecto de las opciones de tratamiento. Olive PL y otros utilizaron SCGE para verificar que la nicotinamida puede reducir las células hipóxicas en los tumores, aumentando así la sensibilidad de las células tumorales a la radiación. También demostraron que el fármaco puede prevenir una mayor reparación de las células tumorales y lograr propósitos anticancerígenos. Rao utilizó SCGE para detectar linfocitos de sangre periférica en pacientes con carcinoma de células escamosas epiteliales orales. Los resultados mostraron que los resultados de la electroforesis de ADN de células en diferentes etapas clínicas fueron significativamente diferentes y hubo diferencias estadísticas en comparación con las etapas clínicas.
5 Aplicación en el monitoreo ambiental: SCGE se usa ampliamente para detectar roturas de ADN en el monitoreo ambiental. Hasta cierto punto, puede usarse como un indicador de evaluación temprana de los efectos de los contaminantes ambientales en la salud. Yuan et al. utilizaron renacuajos como organismos indicadores para determinar si el cuerpo de agua estaba contaminado mediante la detección de fragmentación del ADN. En países extranjeros, este método se utilizó para detectar la contaminación del agua antes y de manera más estandarizada, y se estableció un sistema de detección más científico, práctico y estandarizado. En 1998, Steven y otros utilizaron este sistema para detectar los niveles de contaminación de 10 cuerpos de agua en el sur de los Estados Unidos; el establecimiento del método de detección SCGE de glóbulos rojos de locha también ayudó a revelar el daño y la naturaleza de diferentes contaminantes para la vida acuática. especialmente combinado con la prueba de micronúcleos de glóbulos rojos. El análisis completo de los resultados será de gran importancia para la evaluación de la calidad del medio ambiente del agua. En 1998, Gichner et al. aplicaron la tecnología SCGE a células vegetales y establecieron un nuevo sistema de detección ambiental. Además, SCGE también es una tecnología de detección ideal para estudiar la contaminación ambiental, como contaminantes del aire, metales pesados, aldehídos y radiación.
Otros: SCGE también se puede utilizar en los campos de la apoptosis, la inmunología, el daño oxidativo, la etiología clínica y el diagnóstico. Liu Qiang y otros aplicaron esta tecnología a dosímetros de radiación por primera vez. Al estudiar la consistencia de las roturas de doble cadena del ADN inducidas por la irradiación de todo el cuerpo y la irradiación externa, se aclaró la viabilidad del SCGE como dosímetro de radiación. En las aplicaciones prácticas se debe considerar la influencia de la edad, el tipo de célula y el ciclo de crecimiento celular en los resultados experimentales. Es importante señalar que en condiciones alcalinas, las bandas en la electroforesis unicelular pueden ser el resultado de roturas del ADN o de regiones alcalinas. Se debe prestar especial atención a esta situación cuando se utilizan muestras de esperma.
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SCGE puede detectar con sensibilidad roturas del ADN a nivel de una sola célula. Tiene las ventajas de ser rápido, simple y económico, y se usa ampliamente en toxicología genética y pruebas biológicas. oncología y otros campos. Sin embargo, todavía quedan algunos problemas que deben mejorarse y resolverse en el experimento, como el principio de formación del "cometa", la exploración de las condiciones de electroforesis, la mejora de los métodos de preparación de portaobjetos, el desarrollo de software de análisis de imágenes, etc. Con la mejora continua de los métodos experimentales, estos problemas se resolverán y se ampliará aún más la aplicación de SCGE en este campo.