Nature：一项常规标记技术有可能导致研究错误

近日来自耶鲁大学医学院的研究人员在实验研究中发现一种被广泛用于细胞研究中的BrdU标记技术有可能导致神经产生研究生成错误的结果。这篇在线发表在《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）杂志上的研究论文引起了神经科学界的高度关注。

　　

生物通报道  近日来自耶鲁大学医学院的研究人员在实验研究中发现一种被广泛用于细胞研究中的BrdU标记技术有可能导致神经发生研究产生错误的结果。这篇在线发表在《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）杂志上的研究论文引起了神经科学界的高度关注，国际顶级学术期刊Nature网站在10月18日的每日新闻中对其进行了详细报道。

BrdU是一种胸腺嘧啶核苷的类似物（其化学结构特点是胸腺嘧啶的碱基嘧啶环上与5位C原子连接的甲基被溴代替），它能像胸腺嘧啶核苷一样掺入到细胞合成的DNA中。当细胞处于DNA合成期而同时又有BrdU存在时，就会有BrdU掺入新合成的DNA中，只要细胞不消亡，这种BrdU就在胞核的DNA中长期存留。

数十年来研究人员将BrdU标记技术常规地用于跟踪监测细胞的分裂、存活、分化和功能状态，尤其在神经发生研究中用于鉴别发育大脑新生成的神经元。此外，它也被广泛地应用于成体哺乳动物大脑的大量神经学研究。

“BrdU对我们了解神经发生的时限及模式可谓是贡献良多，”文章的共同作者、耶鲁大学医学院神经生物学家Pasko Rakic说。

而此次在这项新研究中，Rakic与他的同事Alvaro Duque在恒河猴中展开了一项对比检测试验。他们分别在不同的胚胎发育阶段向一个实验组中的7只恒河猴注射了BrdU，而第二组的恒河猴则被注射了另一种DNA标记氚胸腺嘧啶。

以往的研究表明两种标记物能在啮齿类动物中生成接近的实验结果。研究人员解释此次他们采用猴子作为模型动物是因为它拥有更大的大脑，发育更为缓慢，这使得他们能够更详细地监测到大脑发育过程中的细胞事件。

作者们在对胚龄在两个半月到3个月之间的恒河猴的大脑进行检测后发现两种不同方法标记的细胞在数量和分布上出现了显著的差异，用BrdU标记的细胞比用氚胸腺嘧啶标记的细胞分布更为弥散

研究人员解释说这些差异是由于BrdU在结构上完全不同于胸腺嘧啶所造成的，因而有可能导致随机突变对研究的细胞造成不可预知的影响。

 “许多利用BrdU的神经学家有可能并不清楚它对于DNA结构和功能产生的副作用，或许也并不了解它可能潜在的毒性，”Rakic说道。

此外，BrdU还能标记那些濒死细胞或修复这些细胞的DNA。“BrdU并不是一种新细胞的特异性标记物，”Rakic说：“需要特别说明的是，所有的分裂细胞都能被BrdU标记，但并非所有BrdU标记细胞都在进行细胞分裂。”

在胚胎发育研究中，当多数细胞发生细胞分裂时，这些因素不会导致明显的问题。然而如果研究者们用BrdU来对出生后以及成体大脑组织中的细胞增殖进行定量分析则可能导致生成错误的数据。

 “这对于开展神经发生研究的科学家们而言无疑是个可怕的消息，”美国NIH国立老年研究所神经科学家Jason Snyder说。长期以来Snyder都采用BrdU标记技术在啮齿类动物中开展成体神经发生研究。

 “幸运的是目前尚未在啮齿类动物中观察到这些差异，”Snyder说：“因为大多数的神经研究目前都是在大鼠和小鼠上开展。但BrdU有可能仍然对啮齿类动物产生了微妙的副作用，这项研究提醒我们要意识到这种可能性。”

尽管存在着这些限制，BrdU仍然是目前研究神经元生成、活动及终末命运最可靠及最廉价的一种检测方法。法国国家健康和医学研究院（Inserm）下属干细胞和脑研究所所长Henry Kennedy表示这一研究的意义在于提醒广大的科研工作更加审慎地注意到这些标记技术的局限性。

（生物通：何嫱）

生物通推荐文献索引：

Different Effects of Bromodeoxyuridine and [3H]Thymidine Incorporation into DNA on Cell Proliferation, Position, and Fate

As markers of DNA synthesis, [3H]thymidine ([3H]dT) and the later developed analog bromodeoxyuridine (BrdU) have revolutionized our ability to identify dividing cells and follow their fate in various tissues, including the nervous system. However, the effect of the incorporation of these molecules into DNA on cell proliferation, migration, differentiation, and function is not fully understood. Here, we compare the number and distribution of labeled cells in the cerebral cortex of postnatal macaque monkeys exposed to either [3H]dT or BrdU as embryos. The large size and prolonged brain development in this species allows higher resolution of cellular events and more accurate discrimination between the two methods. Our analysis revealed substantial differences in the number and distribution of labeled cells. The data indicate that random incorporation of the thymidine analog BrdU into the genes of dividing cells makes the fate of postmitotic neurons more prone to unpredictable errors than the incorporation of the more natural DNA constituent nucleotide [3H]dT. These findings have implications for the interpretation of results obtained by BrdU as an index of the number of neurons produced, and their migration, placement, subsequent connectivity, function, and survival.