2001/3/25

綠螢光線蟲

雖然現在我的實驗室是用四膜蟲(Tetrahymena thermophila)作為模式生物,而非下面所談論的線蟲(Caenorhabditis elegans),但是我對於線蟲卻有一種特殊的感情。

我們研究生在選定實驗室與指導教授之前,依規定必須到三個不同的實驗室實習,稱為lab rotation。這個規定的目的在於讓學生在挑選老闆跟研究主題之前先試探自己的性向,並且可以知道能否接受這個實驗室的人員與管理風格。我的第三個實驗室就是以線蟲為材料。那個實驗室很小,老闆是個剛聘任的年輕助理教授。由於rotation的時限只有短短三個月,所以老闆給了我一個小題目做。

那個實驗室研究的主題是醣化反應(glycosylation),目的想了解細胞是如何十分專一而有選擇性地把某些碳水化合物基團接到特定的蛋白質上。一個可能的假說是:不同的醣化酵素基因在不同的細胞中活動,所以可以負責催化特定的反應。所以我的工作就是:把控制某一個醣化酵素基因表現的DNA序列接到一個綠螢光蛋白(green flourescent protein)之前,因此這個綠螢光蛋白的表現就會受到這段DNA的指引。換句話說,我們藉由觀察綠螢光蛋白在哪個細胞表現,就知道原本這段DNA所控制的基因在哪裡活動了。

實驗聽起來很神奇,步驟其實不複雜,但是技術就要小心精練。線蟲體積很小,長度只有一公厘,我們把牠們養在長了細菌的洋菜膠體上,要做實驗了就把一個個小培養皿拿到解剖顯微鏡下操作。

學習拿線蟲當實驗的第一課就是──如何移動線蟲。我們拿細細的白金絲用尖嘴箝用力一壓,再稍微彎一個弧度,就變成了一隻像是炒菜用的鍋鏟那樣的小工具,然後用這個迷你小鏟子輕輕地鏟起線蟲,或是把鏟底沾上一點細菌,然後用黏的方式把蟲子沾起來。練會了這一招,就能把蟲子從老的培養基換到新的培養基中,也才能挑起一隻線蟲進行顯微注射(microinjection)。

顯微注射是線蟲操作的核心,目前也只有這個方法可以把外來的基因引入線蟲體內以進行研究。要注射必須把蟲子固定,所以我的第二課就是學習把線蟲固定在玻片製成的小洋菜墊上。這個過程需要另一個特殊工具:睫毛筆。摘一根睫毛夾在一根小木籤上便成為一隻睫毛筆。然後在小墊上先滴一滴溶液,用先前提到的迷你小蟲鏟挑起一隻線蟲放到液滴裡,再用睫毛筆輕柔地拂過蟲體,輕刮掉蟲子沾附的培養基跟細菌,並且稍加施壓使蟲子乖乖地黏在墊上。這個過程要迅速確實但溫柔,否則拖太久線蟲就會脫水變成蟲乾,太粗魯了蟲子又會受到內傷,活不了。

既然線蟲又小又脆弱,要用哪一種針頭注射呢?答案是要自己拉玻璃毛細管當針頭。我們把很細很細的玻璃毛細管加熱拉長,從中折斷,最後就變成了一端尖細的小針頭。然後把那些要注入的DNA裝入這個玻璃小針裡,裝到顯微操作儀器上,就可以進行注射了。注射是最困難的部分,因為必須準確精細地注入線蟲的卵巢中才有作用,一不小心就戳過頭了,更可憐的是穿刺太猛,整隻小線蟲被攔腰截斷,嗚呼哀哉。線蟲是透明的,當把DNA注射進去時可以看見卵巢像個汽球一樣漸漸鼓起膨脹,然後要小心翼翼的抽出毛細針頭。如果太貪心注入太多DNA,蟲子承受不了體內激增的壓力就會活不了,就變成白忙一場。

在學姊跟老闆的技術指導與自己的試誤學習之後,我終於成功地使這個受到醣化酵素控制序列DNA所指引的綠螢光蛋白在線蟲體內表現。當在螢光顯微鏡下看到蟲子發出幽幽的螢光時,真是興奮不已。這是我這一輩子’製造’出來的第一隻發螢光的線蟲。雖然後來我沒有加入這個線蟲的實驗室,但是那三個月的實習經驗卻是研究室生活酸甜苦辣的縮影。近半年多來實驗一直沒有進展,讓自己感到十分灰心沮喪,但今天再看到當時所留下的照片,又想起當初在黑漆漆的房裡在顯微鏡下看到綠螢螢的微光的成就感... 好吧,鼓起勇氣,再接再厲吧!

2 個意見:

Anonymous 匿名 提到...

請問你花了多久的時間?
可以告訴我嗎?

2008/1/21 下午2:14  
Blogger 纖毛蟲 提到...

你是說這個做線蟲實驗嗎? 記憶中大概只做了兩個月吧. 那是我印象中這輩子所做過最順利的計畫了, 幾乎每個步驟都做一兩次就成功. 後來再也沒有這樣的好運氣了.

2008/1/21 下午10:42  

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