כאן אנו מציגים פרוטוקול אופטימלי לבדיקת מיקרוגרעין בלוק ציטוקינזיס על דגימות דם שלמות שמורות בהקפאה. שיטה אופטימלית זו של שימור בהקפאה של דם שלם לניתוח מיקרוגרעין היא טכניקה אמינה עבור דגימה בקנה מידה גדול ומחקרים רב-מרכזיים, וניתן להשתמש בה גם עבור בדיקות אחרות הקשורות לדם.
בדיקת מיקרוגרעין בלוק ציטוקינזיס במבחנה (CBMN) היא טכניקה נפוצה במחקר רדיוביולוגי, דוזימטריה ביולוגית, מחקרי גנוטוקסיות ובדיקות רגישות לקרינה במבחנה . שיטה ציטוגנטית זו מבוססת על איתור מיקרו-גרעינים בתאים דו-ספרתיים הנובעים מפיגור במקטעים כרומוזומליים במהלך חלוקת התא. דגימות דם שלמות טריות הן סוג הדגימה המועדף ביותר לבדיקת CBMN. עם זאת, החסרונות של עבודה עם דגימות דם טריות כוללים עיבוד מיידי לאחר איסוף הדם ואת המספר המוגבל של ניתוחים חוזרים שניתן לבצע ללא דגימת דם נוספת.
מכיוון שהצורך בדגימות דם טריות יכול להיות מאתגר מבחינה לוגיסטית, בדיקת CBMN על דגימות דם שלמות בהקפאה תהיה בעלת יתרון גדול, במיוחד במחקרי חולים בקנה מידה גדול. מאמר זה מתאר פרוטוקול להקפאת דגימות דם שלמות ולביצוע בדיקת CBMN על דגימות דם קפואות אלה. דגימות דם ממתנדבים בריאים הוקפאו והופשרו בנקודות זמן שונות ולאחר מכן, עברו פרוטוקול בדיקת מיקרו-גרעין שונה. התוצאות מראות כי הליך אופטימלי זה מאפשר ביצוע של בדיקת CBMN על דגימות דם קפואות. פרוטוקול ההקפאה המתואר עשוי להיות שימושי מאוד גם עבור בדיקות ציטוגנטיות אחרות ומגוון בדיקות פונקציונליות הדורשות לימפוציטים מתרבים.
מאז גילויו, השימוש בקרינה מייננת (IR) היה נושא לוויכוח בקרב חוקרים בגלל ההשפעות השליליות שלה על יצורים חיים. ההשפעה המזיקה מתבטאת בדרך כלל בנזק לדנ"א כגון שברים דו-גדיליים (DSBs), והכישלון לתקן DSB אלה מוביל לסטיות כרומוזומליות ומוטציות, שהן סימני היכר חשובים של סרטן 1,2. סטיות כרומוזומליות כאלה יכולות להיבחן על ידי בדיקות ציטוגניות כגון בדיקת מיקרוגרעין בלוק ציטוקינזיס (CBMN). מיקרו-גרעינים הם מקטעים כרומוזומליים מפגרים שלא ניתן לשלב אותם בגרעין הבת ולכן נשארים מאחור במהלך מיטוזה.
CBMN היא טכניקה ציטוגנטית נפוצה ואמינה להערכת נזק כרומוזומלי אצל אנשים שנחשפו לקרינה מייננת in vivo או in vitro. ניתן להשתמש בדם מלא טרי או בתאי דם חד-גרעיניים היקפיים מבודדים (PBMCs) בבדיקת CBMN. דם מלא טרי הוא בעיקר החומר הביולוגי הנבחר, שכן בידוד ועיבוד של PBMCs יכול לקחת זמן רב והוא מלווה באובדן פלזמה בסרום המשמש כמדיום תומך להישרדות תאים וגדילה. כדי להשיג תפוקת תאים binucleated טוב, דם שלם טרי צריך להיות מעובד מיד לאחר האיסוף. עם זאת, הצורך בעיבוד מיידי יכול להיות מאתגר מבחינה לוגיסטית במהלך אילוצי זמן. יתר על כן, כאשר דגימות רבות אמורות להירכש במשך תקופה ממושכת או להיאסף בנקודות מרוחקות ממרכזי העיבוד, אחסון דגימות דם טריות יכול להיות גורם מגביל 3,4.
יתר על כן, כדי לאפשר ניתוח MN חוזר באותו אדם / חולה, הקפאה של דגימות דם תהיה מועילה. אחת הדרכים לאחסן לימפוציטים ליישום מאוחר יותר של בדיקת CBMN היא על ידי הקפאת PBMCs 5,6 מבודדים. טכניקה זו, עם זאת, דורשת מספר שלבי עיבוד לפני שניתן יהיה להקפיא את PBMCs. לכן, שימור בהקפאה של דם שלם יהווה חלופה פשוטה וחסכונית בזמן לשימור בהקפאה של PBMCs מבודדים. מידע מועט זמין בנוגע לשימוש בדם שלם קפוא עבור בדיקות ציטוגנטיות או בדיקות הדורשות התפשטות של לימפוציטים. רק מאמר אחד מדווח על שימוש בדם שלם בהקפאה לניתוח מטאפאזות7.
מכיוון ששימור קריוגני של דם שלם יציע יתרונות רבים בתחום הניטור הביולוגי, הביודוזימטריה והערכת רגישות רדיו, הקבוצה שלנו ביצעה אופטימיזציה של פרוטוקול שימור קריוגני לדם שלם המאפשר יישום של בדיקת CBMN8. הראינו כי לימפוציטים הנמצאים בתרביות דם שלמות בהקפאה שומרים על שלמותם הגנומית ועל יכולת ההתרבות שלהם למשך שנה אחת לפחות. במאמר שיטות זה, אנו מתארים בפירוט את הליך השימור בהקפאה ואת פרוטוקול בדיקת CBMN, אשר עבר אופטימיזציה על ידי Beyls et al.8, ומדווחים על ממצאים שהתקבלו עבור דגימות דם קפואות של 30 אנשים בריאים. עבור בדיקת CBMN, תרביות הדם הוקרנו במבחנה עם מינונים של 0.5, 1 ו -2 Gy כדי להעריך את תגובת MN בלימפוציטים של דגימות דם שלמות בהקפאה.
לצורך מחקר זה, דגימות דם נאספו על ידי venipuncture מ -30 תורמים בריאים בגילאי 17 עד 65 שנים. נעשה שימוש חוזר בנתוני MN מ -20 תורמים מהמאמר של Beyls et al.8 איסוף דגימות הדם הוא בהתאם להנחיות ועדת האתיקה של בית החולים האוניברסיטאי גנט (מספר רישום:2019/1565), בלגיה. התקבלה הסכמה מדעת בכתב מכל המשתתפים. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים הקשורים לכל החומרים והריאגנטים המשמשים בפרוטוקול זה.
1. איסוף דגימות דם
2. שימור בהקפאה של דם שלם
הערה: כל השלבים עד לקצירת תאים מבוצעים באופן אספטי בזרימת אוויר למינרית סטרילית.
3. הפשרת דם בהקפאה
הערה: כדי להגביל את הזמן הכולל של תהליך ההפשרה, יש לטפל במקסימום של 8 קריובלים (2 מ"ל כל אחד) בכל פעם.
איור 1: פריסה מוצעת של צלחת בת 24 בארות לתרבית דם שלם עבור בדיקת המיקרוגרעין. סמן את הבארות וציין את קודי התורם במקומות המתאימים על המכסה. עבור כל דגימת חולה, בארות כפולות צריכות להיות צמודות זו לזו. שים לב שזוהי פריסה סוגסטיבית עבור קולימטור 10 x 10 וניתן לשנות אותה בהתאם לגודל הקולימטור או הדגימות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. בדיקת G0 MN
5. צביעת תפוז אקרידין (AO)
6. ניקוד שקופיות מוכתמות
כדי לאמת את יכולת השחזור של הפרוטוקול, ביצענו את בדיקת MN על דגימות דם שמורות בהקפאה של 30 מתנדבים בריאים בגילאי 17 עד 65 שנים. הגיל הממוצע של הקבוצה הוא 35 שנים. זמן ההקפאה נע בין שבוע אחד ל -154 שבועות. לאחר חשיפת כל תרבית תאי הדם למנות קרינה שונות (0.5, 1 ו-2 Gy), נבדקה תחת מיקרוסקופ תפוקת המיקרו-גרעינים ב-1,000 תאי BN. תאים דו-חיים מעוגלים יפה (כפי שניתן לראות באיור 2) מצביעים על שליפה מוצלחת של תאים בריאים בני קיימא מדגימות דם שלמות שמורות בהקפאה. יש לציין כי תגובת הקרינה של לימפוציטים נותרה יציבה לאחר אחסון ארוך טווח בטמפרטורות נמוכות במיוחד (חנקן נוזלי). תצפית זו עולה בקנה אחד עם התגובה הצפויה מדגימות דם טריות.
איור 2: מיקרו-גרעינים כפי שנצפו בתאים דו-חיים שנלקחו מדגימת דם שלם קפואה שנשמרה בהקפאה לפני שנה. (א) הגדלה פי 200, (ב) הגדלה פי 400; חצים המצביעים על MNs. סרגל קנה מידה = 50 מיקרומטר. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
עם מינונים מוגברים של קרינה (0.5, 1 ו-2 Gy), נצפתה עלייה ליניארית-ריבועית בתפוקת המיקרו-גרעין (טבלה 1 ואיור 3). תשואות MN בדגימות בקרה מוקרנות דמה (0 Gy) מייצגות את תשואות MN הרקע שהן בעיקר תוצאה של כרומוזומים מפגרים .
מינון (Gy) | 0 | 0.5 | 1 | 2 |
ממוצע | 18 | 107 | 247 | 601 |
SD | 10.8 | 23.9 | 53.3 | 101.1 |
קורות חיים (%) | 59.9 | 22.3 | 21.6 | 16.8 |
טווח | 5-41 | 62-140 | 139-324 | 395-755 |
טבלה 1: טווח ומקדם השונות יחד עם תפוקת MN ממוצעת, כפי שנצפתה בדגימות דם שלמות בהקפאה של 30 תורמים בריאים, דבר המעיד על שונות בין-אישית. קיצורים: CV = מקדם שונות; SD = סטיית תקן.
איור 3: מיקרו-גרעינים מניבים כפי שנצפו בבקרה והקרינו דגימות דם שלמות בהקפאה של 30 תורמים. תקופות ההקפאה נעו בין שבוע אחד ל -154 שבועות. תרשים התוויית פיזור מציג ערכים בודדים. קווים באשכולות מייצגים את ממוצע ± SD של הקבוצה. קיצורים: MN = מיקרו-גרעינים; BN = משקפת. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
כדי לחקור את השונות הבין-אינדיבידואלית בתשואת MN של אנשים, חושב מקדם השונות (CV) (ראה טבלה 1). עבור MN המושרה על ידי קרינה, CV < 25% התקבל עבור כל המינונים (0.5, 1, ו 2 Gy), אשר מצביע על שחזור טוב של פרוטוקול שונה.
הפרוטוקול המתוקן ליישום בדיקת CBMN הוא דרך קלה ונוחה יחסית לאחסון דגימות דם בכמויות גדולות. הנוהל מתאר את כל הפרטים הקטנים אך החשובים שיש לטפל בהם במהלך ההקפאה ובדיקת CBMN. פרוטוקולי מעבדה אחרים משתמשים בדרך כלל ב-10% DMSO בתערובת ההקפאה, בעוד שתערובת ההקפאה שלנו מכילה 20% DMSO יחד עם 80% FCS7. מכיוון שתערובת הקפאה זו מתווספת בכמויות שוות לדגימת הדם כולה, הריכוז הסופי הוא גם 10% DMSO. כדי לשפר את שיעור הישרדות התאים ולעורר את חלוקת התא, אנו מוסיפים 1% נתרן פירובט ו-0.1% בטא-מרקפטואתנול למדיום התרבית המלאה (cRPMI). זאת בהתאם לפרוטוקול תרביות התאים שנקבע על ידי קבוצת המחקר שלנו 6,8.
למרות שלא ניתן היה לפתור לחלוטין את בעיית התגבשות התאים בזמן ההפשרה בפרוטוקול זה, הפרדת התאים הייתה טובה יותר מהפרוטוקולים הקונבנציונליים האחרים. במקום הוספה עקבית ופתאומית של אמצעי תרבית כדי לשחזר תאים לאחר ההפשרה, השגנו תוצאות טובות יותר כאשר PBS שחומם מראש (37 מעלות צלזיוס) נוסף בטיפות במהלך שלבי השטיפה. שיפור זה מסייע בהפחתת מתח תאי וממזער גושים עם התאוששות גבוהה מוכחת של תאים. יתר על כן, לא ניתן היה להבחין בהבדל ברור בכדאיות התא כאשר PBS היה בשימוש על RPMI. הקבוצה אימתה כי אורך תקופת השימור בהקפאה (עד שנה) לא ישפיע על תפוקת MN, הן בדגימות מוקרנות והן בדגימות שאינן מוקרנות 6,8. מחקרים מראים כי ניתן להשיג יכולת קיום תאים טובה ושגשוג של PBMCs באמצעות הקפאה הדרגתית בטמפרטורות נמוכות (חנקן נוזלי), ולאחר מכן הוספה הדרגתית של מדיום שחומם מראש תוך הפשרת10,11. חוקרים הראו כי תת-האוכלוסיות של לימפוציטים מסוג T בדם מלא מופשר דומות לאלה שנצפו ב-PBMCs12 מופשר. יתר על כן, הוכח כי תת-סוגים של תאים שנמצאו מדגימות דם שלמות שנשמרו בהקפאה דומים לאלה שנצפו בדגימות דם שלמות טריות13,14.
אם נבחן את התוצאות האינדיקטיביות שהתקבלו בדו"ח, נראה שהגידול הריבועי הליניארי עם המינון (איור 3) תואם לדוחות ספרות אחרים על מיקרו-גרעינים15,16 המושרים על ידי העברת אנרגיה ליניארית (LET). השונות בתפוקת MN שנצפתה בדגימות הדם השלמות השמורות בהקפאה (טבלה 1) נמצאת בטווח עם זו שדווחה עבור תרביות דם שלמות טריות 8,17,18. הפרוטוקול המתואר בפירוט כאן אומת על דם מלא טרי ושמור בהקפאה של 20 מתנדבים בריאים8. מדד החלוקה הגרעינית (NDI), שהוא פרמטר חשוב של תפוצת תאים שנצפה באותו דו"ח8 היה תואם את זה שהוצע עבור דם מלא טרי19,20. יחד, פרוטוקול אופטימלי זה של שימור בהקפאה של דם שלם ובדיקת מיקרו-גרעין שונה מספק תפוקת תאים טובה יותר ולכן מומלץ להתאים פרוטוקול זה להערכות רגישות לרדיו. מכיוון שיכולת השחזור של הפרוטוקול כבר אומתה8, מוצע שיש לו ישימות במחקרים בקנה מידה גדול ורב-מרכזי.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.
המחברים רוצים להודות ל-L. Pieters, T. Thiron ו-G. De Smet על תמיכתם הטכנית. אנו מודים לכל המתנדבים שתרמו דם למחקר. העבודה נתמכה כספית על ידי קרן המחקר פלנדריה (FWO) תחת גרנט (T000118N).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
15 mL centrifuge tubes | Greiner | 188271 | |
24-well cell suspension plate | VWR | 734-2779 | |
96% alcohol | ChemLab | CL00.1807.2500 | |
Acetic acid | Merck life science | 8,18,75,52,500 | |
Acridine orange | Merck life science | 235474-5g | |
CaCl2 | Merck life science | C5670-100g | |
cover slips | VWR | 631-1365 | 22 x 50 |
Cryobox (Mr.Frosty) | Nalgene, Sigma Aldrich | ||
Cryovials 2ml | Novolab | A04573 | |
Cytochalsin B | Merck life science | C6762-10 | 10 mg |
Dimethyl sulphoxide (DMSO) | Merck life science | D4540-500ml | |
Fetal calf serum (FCS) | Thermo Fischer scientific | 10270-106 | |
Fixative 1 | Methanol/acetic acid/ringer in a ratio of 4:1:5 | ||
Fixative 2 | Methanol/acetic acid in a ratio of 4:1 | ||
GURR buffer | Thermo Fischer scientific | 10582013 | phosphate buffer (pH 6.8) |
KCl | Merck life science | 1,04,93,60,250 | 75 mM |
KH2PO4 | Merck life science | 1,04,87,30,250 | |
Li-heparin tubes | BD Life sciences | 367526-LH170 I.U. | BD Vacutainer |
Methanol | fisher scinetific | M/4000/17 | |
Na2HPO2 | Merck life science | 10,65,80,500 | |
NaCl | Merck life science | S7653-1kg | |
Object slides | VWR | MENZAA00000112E04 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Fischer scientific | 15140-122 | 10,000 U/mL + 10,000 µg/mL |
Phytohemagglutinin (PHA-M) | Thermo Fischer scientific | 10576-015 | |
Ringer solution | contains NaCl, KCl, CaCl2 dissolved in distilled water | ||
RPMI-1640 | Thermo Fischer scientific | 52400041 | |
Silicon rubber adhesive sealent | collall | CF-100 | |
Sodium pyruvate | Thermo Fischer scientific | 11360039 | |
Sterile warm PBS (37 °C) | contains NaCl, Na2HPO2, KH2PO4 dissolved in distilled water | ||
β-mercaptoethanol | Thermo Fischer scientific | 31350-010 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved