การวิเคราะห์หาปริมาณและตรวจสภาพดีเอ็นเอ สามารถใช้เทคนิคการแยกดีเอ็นเอของเซลล์เดี่ยวในวุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า (SCGE)1

วิธีนี้พัฒนาในปี ค.ศ. 1984 โดยนักวิจัยชาวสวีเด็นชื่อ Östling & Johansson และปรับประยุกต์ต่อมาโดย Singh และคณะในปี ค.ศ. 1988 เป็นวิธีที่รวดเร็วและให้ผลดี ในการหาปริมาณและวิเคราะห์สภาพดีเอ็นเอ (ปกติหรือมีสภาพเสียหาย) ของเซลล์แต่ละเซลล์ วิธีนี้เรียกว่า Single Cell Gel Electrophoresis คำย่อคือ SCGE (แยกดีเอ็นเอของเซลล์เดี่ยวในวุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า) หรือ Comet assay เนื่องจากผลที่ได้ให้ภาพคล้ายดาวหางที่มีส่วนหัวและหางชัดเจน โดยส่วนหัวเป็นดีเอ็นเอที่สมบูรณ์ปกติ ส่วนหางเป็นดีเอ็นเอที่มีสภาพเสียหาย เช่น เป็นสายเดี่ยวหรือเป็นสายคู่ที่มีรอยขาด หรือเป็นชิ้นดีเอ็นเอขนาดน้อยใหญ่ที่แตกออกมา

ดังนั้น ถ้าเซลล์ของเรามีสารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอที่สมบูรณ์ ไม่ฉีกขาด ไม่แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย รูปดาวหาง ควรจะเป็นแบบ ส่วนหัวโต ส่วนหางกุดและน้อยๆ ถึงจะดี นะครับ

ส่วนมากใช้ในการศึกษาเซลล์ยูคาริโอทส์ของสัตว์แต่มีรายงานว่าสามารถใช้กับเซลล์พืชได้ด้วย

เทคนิคนี้ใช้ในงานวิจัยสาขามะเร็งเพื่อประเมินความเป็นพิษต่อสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต (จีโนม) และประเมินประสิทธิภาพของสารเคมีที่มีฤทธิ์ป้องกันดีเอ็นเอฉีกขาด แตก หรือผิดปกติ

ตัวอย่างเช่น การวิจัยที่ศึกษาผลของสารขมิ้นชัน (Curcumin) ในการป้องกันจีโนมจากสารพิษ ในอ้างอิง2


การวิเคราะห์นี้ใช้ตรวจสภาพความเสียหายของสารพันธุกรรม (ดีเอ็นเอ) ดังนี้

  • พบดีเอ็นเอสายคู่ ที่มีรอยขาดหรือไม่ มากน้อยเท่าไร (double strand breaks)
  • พบดีเอ็นเอสายเดี่ยว ที่มีรอยขาดหรือไม่ มากน้อยเท่าไร (single strand breaks)
  • ตรวจดูบริเวณดีเอ็นเอที่ไวต่อการทำลายด้วยด่าง (alkali labile sites)
  • ตรวจดูว่าดีเอ็นเอเสียสภาพจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นหรือไม่ (oxidative base damage)
  • ตรวจดูว่าดีเอ็นเอไปพันกับดีเอ็นเอหรือโปรตีนอื่นหรือไม่ (DNA cross-linking with DNA or protein)
  • ใช้ติดตามกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอของเซลล์ที่ยังมีชีวิต (monitor DNA repair by living cells)


ภาพแสดงวิธีการวิเคราะห์1

 

  1. แหล่งที่มาของเซลล์ที่นำมาวิเคราะห์อาจเป็น เซลล์ที่เพาะเลี้ยง เซลล์เม็ดเลือดขาว หรือเซลล์จากเนื้อเยื่อ
  2. นำเซลล์ข้อ 1 มาผสมรวมกับวุ้นอะกาโรสแล้วเทลงบนแผ่นสไลด์
  3. ทำให้เซลล์แตกเพื่อแยกโปรตีนและองค์ประกอบอื่นออกไป
  4. คลายเกลียวของดีเอ็นเอด้วยด่าง แล้วปรับสภาพให้เป็นกลางด้วยบัฟเฟอร์
  5. นำไปแยกด้วยกระแสไฟฟ้า  (electrophoresis) ดีเอ็นเอที่แตกเป็นชิ้นๆและดีเอ็นเอที่อยู่ในสภาพเสียหายจะวิ่งแยกออกจากดีเอ็นเอที่สมบูรณ์ของนิวเคลียส
  6. ย้อมดีเอ็นเอด้วยสารเรืองแสงฟูลออเรสเซ็นต์ เช่น ethidium bromide หรือ propidium iodide
  7. อ่านค่าปริมาณการเรืองแสงฟูลออเรสเซ็นต์ของส่วนหัว ส่วนหาง และความยาวของหาง
  8. ปริมาณของดีเอ็นเอที่ออกจากส่วนหัวของรูปดาวหางนี้ จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับดีเอ็นเอที่มีสภาพเสียหาย
  9. ตัวอย่างขั้นตอนโดยละเอียดใน 2

 

References

  1. http://www.sigmaaldrich.com/life-science/cell-biology/cancer-research/product-highlights/comet-assay.html
  2. So-Young Park et al (2008) Curcumin protected PC12 cells against beta-amyloid-induced toxicity through the inhibition of oxidative damage and tau hyperphosphorylation. Food and Chemical Toxicology Volume 46, Issue 8, August 2008, Pages 2881-2887 (หัวข้อสัมมนา 25 กุมภาพันธ์ 2552)

 

 

เพิ่มเติม 25 ก.พ. 52

ภาพ comet โดย Marie Vasquez, Helex 3 Inc. ที่มาภาพ Andor Technology (www.andor.com)