2002年,肉眼所見僅0.1公分左右的線蟲(Caenorhabditis elegans)在國際上大 放異采。諾貝爾生理醫學獎頒發給在器官發育和計畫性細胞死亡遺傳調節(genetic regulation of organ development and programmed cell death)上有卓越貢獻的Sydney Brenner、Robert Horvitz和John Sulston三人。欲對發育生物學有更深一層了解的人們 不能不去了解C. elegans這簡單多細胞生物的模式動物在現代發育生物學發展上的 卓越貢獻。
Sydney Brenner可說是發展C. elegans為實驗模式動物的開山祖師。在雙股螺旋的風 潮方興未艾,DNA轉錄成RNA,RNA轉譯出蛋白質的重大發現中,1963年Sydney 的細胞淵源圖(cell lineage map)。從細胞淵源圖可以清楚知道每隻線蟲具有相同 的發育模式(fix-lineage)。John Sulston更從中發現線蟲在正常的發育過程中總是有 131個特定的細胞會在特定的時間、地點死亡,形成鈕扣狀的細胞屍體(cell corpse),
這種現象也就是我們目前所知的「計畫性細胞死亡(programmed cell death)」。此 外,他也找到第一個參與細胞死亡過程的基因(nuc-1)。John Sulston的發現提供了 在活體中觀察細胞死亡的利器,細胞淵源圖也讓之後的研究者在尋找發育異常的突 變性狀時更得心應手。 Robert Horvitz利用基本的遺傳技術,搜尋調控計畫性細胞 死亡的基因,利用細胞屍體數目變化的性狀,找到控制細胞死亡的幾個關鍵基因,
品系的保存相當方便。 5. 雌雄同體,自體受精,提高了遺傳實驗和突變株品系維
受精卵經多次細胞分裂變成胚胎,14小時後孵出成為第一期幼蟲(Larva one;L1),
擁有588個體細胞。經過四次蛻皮(L1 L2 L3 L4)變為成蟲,含有959個體細胞。
第四期幼蟲(L4)有明顯的特徵,蟲體發育中的產卵孔(vulva)會在體側形成一個 (Basic Aseptic Techniques) 為了避免線蟲培養過程中有其他細菌或真菌的污染,製 作培養基、塗菌、配製相關溶液時皆必須注意器械和使用環境的滅菌,挑蟲移蟲時 養成工具過火的習慣。 2. 線蟲的食物(Worm food) 實驗室中的線蟲主要以一種特 別的無抗藥性細菌菌株─OP50來餵養。由於OP50可自行製造尿嘧啶(Uracil),因 此在特別配置的線蟲生長培養基上生長速度有限,僅會在塗菌區域內生長,如此可 以避免線蟲陷於「菌海」之中而影響實驗的操作和觀察,亦能有效控制線蟲的活動 範圍。 塗菌時的菌液,以LB培養液在37℃培養箱中震盪培養(275rpm)過夜即可 使用。若無培養箱或震盪器,也可以將OP50置於室溫中培養兩天,記得要偶而搖晃 一下。 有時為了繁殖大量線蟲或欲避免線蟲食物過早短缺,我們可以利用另一種生 長較OP50快的HB101菌株來達到延長培養時間或取得大量線蟲的目的。 3. 種菌於 線蟲生長培養基(Seeding Nematode Growth Medium) 依照附錄完成線蟲生長培養 基(Nematode Growth Medium;NGM)後,在培養基表面滴上適量的OP50菌液,
均勻塗開。
塗菌時有三點須注意:第一,避免將菌液塗至培養基邊緣,以防線蟲離開濕潤培養 基而乾死。第二,避免將培養基劃破,以防線蟲鑽至培養基中。第三,注意滅菌,
避免污染,可以的話最好在無菌操作台中操作。 塗菌後,將培養基靜置兩天讓細菌
生長成可見的「菌海」後即可使用。 4. 線蟲的次培養(Subculturing Worms;chunking)
用相位差顯微鏡時必須要製作線蟲玻片標本,和一般顯微玻片標本不同的是,線蟲 生殖腺輪廓或排列整齊的卵細胞。 2. 性別辨識:雌雄同體(hermaphrodite)、雄 性(male) 雌雄同體的成蟲尾端是平順收尖的,而雄性線蟲在L4時期即可在尾部 看見類似箭突的形狀 3. 體內構造:咽(pharynx)、腸道(intestine)、生殖腺(gonad)、
精匣(spermatheca)、子宮(uterus)、產卵孔(vulva) 4. 運動方式突變種:滾動 型(roller)、癱瘓型(uncoordinated) 滾動型的線蟲(rol-6)是因為肌肉排列發生問 題所導致的,而癱瘓型的線蟲(unc-32)則是因為神經突變導致無法正常運動。 5. 體 型、構造突變種:矮胖型(dumpy)、一袋蟲(bag of worms) 產卵孔的發育產生突變
(lin)造成受精卵無法產出體外而堆積在蟲體內孵化,便會造成一隻成蟲體內有一 堆幼蟲的情形,這些幼蟲最後會破成蟲而出。 6. 報導基因的表現:綠色螢光(Green Florescence Protein)、紅色螢光(Red Florescence Protein) 在sur-5基因啟動子
(promoter)後接上表現綠色螢光蛋白或紅色螢光蛋白的DNA序列,利用微注射