在染色體的復制過程中同一條染色體上的兩條染色單體所發生的遺傳物質等位點交換，稱為姐妹染色單體互換(sister chromatid exchange，SCE)。SCE技術是指能夠顯示姊妹染色單體在相同位置上同源片段的交換。由于SCE比染色體畸變敏感，故成為評價染色體損傷修復的一項遺傳學指標，廣泛應用于細胞周期動力學、人類DNA損傷修復缺陷及檢測致突變和致癌物質等領域。

    5一溴脫氧*核苷(5一bromo一2 deoxyuridine，BrdU)是脫氧胸腺嘧啶核苷(deoxythymidine，TdR)的類似物，當細胞在含有BrdU的培養液中增殖時，BrdU可取代TdR而摻人到新復制成的DNA子鏈。由于DNA的復制是以半保留的方式進行的，故當細胞經歷了兩個增殖周期后，染色體中的DNA雙股單鏈或者都摻入了BrdU，或者其中一股摻入了BrdU另一股則不含BrdU。由于雙股都含BrdlJ的DNA分子具有螺旋化程度較低的特性，從而降低了與某些染色劑的親和力，故當用Giemsa染液染色時，一條染色單體著色較淺；而另一條染色單體由于所含的DNA分子僅有一股單鏈摻入了BrdU，可被Giemsa深染。所以如果姊妹染色單體出現了片段的交換，在互換處可見一界限明顯、顏色深淺對稱的互換片段。

一、材料與方法

(一)實驗材料

1.受試對象人外周血。

2．*(20μg／ml)。

3．2×SSC。

4．Giemsa染液。

(二)實驗方法

1．人外周血淋巴細胞培養常規培養(見本章*節)，在收獲細胞前2～3h(即培養到69～70h)加*(終濃度為O．2μg／ml)。

2．制片(見本章*節)。

3．標本老化將制好的染色體玻片置37℃培養箱2d或在60℃干烤箱烤片2h。

4．差別染色(紫外線照射法)

(1)將老化好的染色體玻片標本放人一平皿中(將牙簽放在玻片下面)，在玻片上蓋一張稍大些的擦鏡紙，紙的四邊垂于平皿中，滴加2×SSC液到紙上，使擦鏡紙全部濕潤，平皿中放2×SSC溶液與玻片水平，保證有充足的2×SSC液滲至標本上保持標本濕潤。

(2)將平皿置于56℃的水浴箱中，使平皿底部接觸水面。

(3)在水浴箱上架一支20W的紫外線燈，使燈管與標本的距離6cm左右，照射30min。。

(4)照射完畢，用鑷子輕輕揭去擦鏡紙，用自來水輕輕沖洗玻片。

(5)1：9Giemsa染液染色5～10min(著色過深影響實驗結果)。

(6)自來水沖洗晾干后，觀察，拍照。

(7)計數SCE。

二、結果觀察

(一)預期實驗結果

    在某些進入第二次復制中期的分裂象中，清晰可見姊妹染色單體分染為一深一淺圖像，可觀察到姊妹染色單體同源片段等位交換相。

(二)實驗結果觀察分析

1．選擇在加入BrdU之后經過兩個復制周期，姊妹染色單體分化著色清晰，染色體分散良好，長短合適和染色數目完整的中期分裂，進行觀察分析。

2．SCE交換次數判定染色體某臂端部交換計1次交換，臂間交換計2次，著絲粒處發生交換(需排除染色體在此發生扭曲)計1次。

3．每個標本分析30～50個中期分裂象。

4．SCE率計算

SCE率=累計互換數／觀察細胞數=SCE／細胞

5．細胞周期動力學計數

(1)每個樣品分析中期細胞100個。

(2)計算Ml～M5，細胞百分比。

(3)根據姐妹染色單體形態分染程度，分類形態規定

*周期細胞(M1)為同源染色單體均勻深染；

第二周期細胞(M2)為兩條姐妹染色單體分別染為一深一淺；

第三周期細胞(M3)為一個細胞中兩條染色單體均為淺染與兩條染色單體中一深一淺各占l／2；

第四周期細胞(M4)為一個細胞中l／4分染為一深一淺，3／4均為淺染；

第五周期細胞(M5)為一個細胞中幾乎所有染色體為淺染。

三、注意事項

(一)BrdU溶液現用現配，一次用不完，必須用黑紙(簾)包裹避光，4℃冰箱保存。

(二)BrdU是強致突變劑，使用濃度不易太高，否則會產生細胞毒性作用。25mg／ml劑量不影響細胞增殖。用紫外線照射誘發姐妹染色單體分化時，如紫外燈功率大，照射時間應相應減少。一般在20W的紫外燈距離6cm左右；15w紫外線燈距離4cm左右。溫度要控制在50℃～60℃(冬天是55℃～60℃)，但不應超過60℃，如果時間過長或溫度過高都會造成染色體膨脹。

(5)影響SCE的因素包括地區與環境、BrdU濃度、動物種類、染色體長度、培養時間與溫度。