Kat Arney

就像我们最近给你们带来的5-FU或氟尿嘧啶的故事一样,这个故事都是关于DNA的一种化学组成部分的改良版本。但与氟尿嘧啶不同的是,溴脱氧尿苷引起了一场以实验室为基础的革命,为科学家提供了一种检测生长和繁殖细胞的重要工具。氟尿嘧啶在全世界都被用作抗癌药物。

研究人员在实验服使用光学显微镜

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溴脱氧尿苷通常被称为BrdU——或者更正式的5-BrdU——是一种叫做胸苷激酶的化合物的合成版本,胸苷激酶是组成DNA的四个分子字母之一——a、C、T和G。但是胸腺嘧啶中通常有一个甲基的地方被BrdU中的一个溴原子所取代。当一个细胞分裂成两个新细胞时,它必须首先在一个被称为s期(合成期的缩写)的过程中复制所有的DNA。你可以想象,这需要大量的这四种分子字母,因为细胞中的DNA数量必须翻倍。

早在20世纪70年代,科学家们就意识到假DNA字母可能是检测活跃生长和繁殖的细胞的有用工具。最初,科学家们尝试使用带有放射性重氢或氚标记的胸苷嘧啶。这并不理想,因为它只能用x射线胶片检测,需要将标记的组织切成极薄的薄片,并且需要数周的时间才能得到结果。随后,美国研究人员罗伯特·雷夫意识到,如果细胞在BrdU存在的情况下生长,它们会在复制时将其纳入DNA,而不是常规的胸苷。但一旦BrdU进入DNA,他就无法在细胞内发现它。为了解决这个问题,Leif与Albert Castro和Howard Gratzner在迈阿密合作,创造了一种可以识别BrdU的抗体。抗体是由免疫系统中的细胞产生的分子,通常用于识别病毒或细菌等异物,但它们也可以用来识别各种化学物质。

外科手术编辑DNA链的插图

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这种抗体方法工作得非常好,它使用比氚技术所需的组织切片厚10倍的组织切片,挑选出在s期将BrdU合并到DNA中的细胞,而且只需要几天时间。该团队在1975年发表了他们的发现。有趣的是,Gratzner和他的团队所在的Papanicolaou癌症研究所现已关闭,该研究所以George Papanicolaou的名字命名,George Papanicolaou是第一个开发宫颈癌巴氏涂片检查的人。因此,他们很快将新方法投入使用,并发现它可以从子宫颈中提取活跃生长的癌细胞。

BrdU标记现在被世界各地的实验室用来计数、标记和挑选活跃的分裂细胞。一个特别强大的应用是显微镜。细胞、组织甚至生物体都可以在BrdU存在的情况下生长,然后采集样本并用抗BrdU抗体进行染色。第二层抗体染色,这次使用荧光标记抗体识别抗brdu抗体,染色细胞可以很容易地在装有紫外线或激光的显微镜下看到,照亮并显示荧光,描绘出不同组织(如大脑)中的细胞生长模式。另一种有用的技术叫做流式细胞术,它基于类似的双层抗体,但使用基于激光的机器来计数和分类荧光标记的单细胞,当它们在流体中快速流过时,提供一个样本中活跃生长的细胞比例的定量分析。照明的东西!

本Valsler

Kat Arney的BrdU帮助我们了解细胞是如何分裂和生长的。下周,卡特里娜Krämer调查克里斯托弗·麦坎多斯的悲伤而神秘的案件…

卡特里娜克莱默

但究竟是什么杀死了麦克坎多斯——一个放下一切物质享受,冒险进入阿拉斯加偏远地区靠土地为生的年轻人——在接下来的几年里仍然是一个争论的话题。一些人认为,杀死他的不是简单的缺乏食物,而是一种叫做苦马豆碱的潜伏毒药。

本Valsler

下周和卡特里娜一起来了解更多关于这个奇怪的案例。在那之前,如果你想让我们把任何化合物包括在化学元素播客中,请发邮件告诉我chemistryworld@rsc.org或者发推特@chemistryworld。我是本·瓦尔斯勒,下周回来。