圖片參考:
http://tw.f14.yahoofs.com/myper/gjfPbGidAB6inljjq0I5D4y65A--/blog/ap_20060720074639959.jpg?TTU8PDJBjH4uz8Ux
這是我們目前在分析染色體時會看到的圖片(46,XY,正常男性)。要能拿到這樣的圖片,需要具備什麼生物技術?
首先我們由周邊靜脈抽出血液(基本上,現在只要是取得含『細胞核』的細胞或組織就可以抽取出染色體來分析,不一定要是血液檢體,不過除非特殊情況,否則週邊血液大概是最方便取得的檢體了),保持無菌過程,將血液放在培養液中培養,順便加入某種成分,刺激血液中的淋巴球進行細胞分裂,培養幾天,讓細胞數目大增,我們再加另一種成分讓細胞分裂停留在「metaphase」(在這階段,染色體呈現『聚集』狀態,這樣才方便我們『看到』染色體,否則在其他階段,染色絲是以鬆鬆垮垮、不成型的狀態存在細胞核中的),接著我們要將細胞脹破、或是摔破在玻片上,讓染色體可以從細胞核中解放出來,並且散得夠開,才不會全都重疊在一起,使我們分不出誰是一號,誰是二號…。然後用國際間已有共識的染色法,讓染色體穿上『囚犯裝』,最後就可以將各號染色體一一挑選排列出來分析。
這麼一個現在看來並沒有包含什麼太高深技術的procedure,在1920年代可是要什麼缺什麼的。第一,要拿到夠多可分析的metaphase chromosomes,前提要我們拿到的細胞,具有持續進行細胞分裂的特性者。在週邊血液遊走的淋巴球沒事是不會進行細胞分裂的,是拜1960年Peter Nowell發現phytohaemagglutinin可以刺激他們分裂,周邊血液才可能成為分析染色體的檢體來源。在此之前,人們必須尋找「具旺盛細胞分裂能力」的組織來做染色體分析,找到的是男性睪丸(不斷進行細胞分裂,製造精子),但是開玩笑,哪來這麼多的睪丸組織做試驗、研究?聽說以前的遺傳學家要去監獄裡面,等在男性死刑犯的腳邊,犯人一被處決,死亡確定,就要即刻拿取該組織,這樣才能確保檢體的新鮮度,才有可能取得完整的染色體。在那新鮮、足夠的檢體取得不易的年代裡,實驗做出來的結果想必多有遺憾。
第二,細胞培養技術,也是在之後好一段時間後才比較成熟且被廣泛使用。
第三,以前的人是用石蠟切片來看染色體,就是把組織固定在石蠟中,再切成很薄很薄的薄切片,放到切片上,再去蠟,然後在顯微鏡下觀察。這樣一來,3D存在的染色體,在2D的切面中不一定可以全部呈現出來,呈現出來的也有可能是被切斷的,更重要的,它往往是在糾結成一團的狀態下被切片的,這樣非常難分辨出哪個是春嬌,哪個是志明…。之後有人發現,拿到顯微鏡下觀察之前如果用蓋玻片壓著這些細胞切片磨一磨、擠一擠、推一推,染色體就會分開一點點。這個方法風行了一陣子,雖然還是存在很多的技術問題。直到1952年,Hsu, Hughes, Makino等人,不約而同地將再早幾年Eleanor Slifer用在昆蟲細胞生物學的一種技術:「hypotonic shock method」,簡單地說,就是利用低張溶液把細胞撐破,讓染色體散出來,卻不至於破壞染色體型態。這時才有辦法拿到各自完整、卻又 兩兩 分開的整組染色體來分析。
因為確定了人類正常染色體是46條的,才會在之後發現人類「非整套體」(aneuploidy)遺傳疾病,如唐氏症(Down Syndrome)是21號染色體的三套體疾病、透納氏症(Turner Syndrome)是缺了一整條女性染色體…。也就是說讓遺傳學的進展更真實地結合到醫學裡。
染色體數量