115年:放射治療(2)

有關輻射誘發染色體變異(chromosome aberrations)的敘述,下列何者正確?

A處於G1期的細胞受照射後,易形成分裂後期橋(anaphase bridge)
B若此變異為染色體易位,細胞通常不會死亡
C輻射誘發的染色體變異都會造成細胞死亡
DG2期的細胞受照射後,不會形成無中節片段(acentric fragment)

詳細解析

本題觀念

本題比較細胞週期不同階段受游離輻射後的染色體變異型態,並判斷這些變異對細胞存活的影響。關鍵不是看到「輻射」就認定所有變異都會致死,而是先看 DNA 損傷發生在染色體複製前或複製後,再分辨變異是否造成遺傳物質失衡,以及染色體能否在有絲分裂時正常分離。平衡性染色體易位若沒有重要遺傳物質的淨增加或淨減少,細胞通常仍可存活,所以答案為 B。

選項分析

  • A. 處於 G1 期的細胞受照射後,易形成分裂後期橋(anaphase bridge):❌ 錯誤。 G1 期位於 DNA 複製前,此時一條染色體受到損傷,經過後續複製後較典型形成 chromosome-type aberration。分裂後期橋通常屬於複製後的 chromatid-type aberration,與 S 期後段或 G2 期受損較相關。因此不能把分裂後期橋視為 G1 期最典型的變化。

  • B. 若此變異為染色體易位,細胞通常不會死亡:✅ 正確。 染色體易位是不同染色體片段彼此交換位置。若屬平衡性易位,交換後沒有遺傳物質的明顯遺失或增加,染色體仍可能在細胞分裂時完成分離,細胞也就可能繼續存活。這類穩定變異甚至可在後續細胞世代中持續被觀察到。

  • C. 輻射誘發的染色體變異都會造成細胞死亡:❌ 錯誤。 這是過度絕對的說法。雙中節染色體、環狀染色體、無中節片段等不穩定變異,可能妨礙染色體分離而增加分裂失敗或細胞死亡;但平衡性易位等穩定變異未必會立即破壞細胞存活,不能一概而論。

  • D. G2 期的細胞受照射後,不會形成無中節片段(acentric fragment):❌ 錯誤。 G2 期雖以 chromatid-type aberration 為主,並不表示其他型態完全不會出現。無中節片段缺乏 centromere,無法正常附著紡錘體並移向細胞兩極;它可以是輻射造成的染色體斷裂結果,也可能和分裂後期橋等不穩定變異同時出現。「不會形成」的絕對敘述不成立。

答案解析

判斷這類題目可先用細胞週期建立框架。G1 期發生在 DNA 複製前,輻射造成的損傷在複製後可影響整條染色體的兩個姊妹染色單體,較常歸入 chromosome-type aberration。S 期後段與 G2 期已接近或完成複製,損傷多只涉及其中一條染色單體,較常形成 chromatid-type aberration;分裂後期橋就是這一類的代表性不穩定變異之一。

再看細胞是否能存活:變異的生物學後果取決於染色體結構是否失衡,以及有絲分裂時是否能正確分配。無中節片段沒有 centromere,不能被紡錘體正常牽引;雙中節或環狀結構也可能使分離失敗,因而提高細胞死亡或失去增殖能力的機會。相反地,平衡性易位只有片段位置改變,沒有重要遺傳物質的淨遺失或淨增加,細胞通常仍可存活。因此 B 的陳述最符合放射生物學原則。

核心知識點

  1. 複製前與複製後的差異:G1 期主要連結 chromosome-type aberration;S 期後段與 G2 期主要連結 chromatid-type aberration。
  2. 分裂後期橋:常見於複製後損傷,屬不穩定變異,可能造成分裂失敗。
  3. 無中節片段:缺乏 centromere,無法正常連接紡錘體,分裂時容易遺失。
  4. 穩定與不穩定變異:平衡性易位可能不影響細胞立即存活;雙中節、環狀染色體與無中節片段較可能干擾染色體分離。
  5. 作答策略:遇到「全部」「都會」「不會」等絕對字眼,要先檢查是否存在可存活的穩定變異或例外情形。

參考資料

  1. Radiation Biology Board Review for Radiation Oncology
  2. Mechanisms of Biological Effects - Toxicological Profile for Ionizing Radiation
  3. Translocation (chromosome mutation)
  4. Persistence of chromosome aberrations following acute radiation(PMID:15657915)
  5. Acentric fragment