Burada, dondurularak saklanmış tam kan örneklerinde sitokinez-blok mikronükleus testi için optimize edilmiş bir protokol sunuyoruz. Mikronükleus analizi için tam kanın bu optimize edilmiş dondurularak saklanması yöntemi, büyük ölçekli örnekleme ve çok merkezli çalışmalar için güvenilir bir tekniktir ve kanla ilgili diğer testler için de kullanılabilir.
İn vitro sitokinez-blok mikronükleus (CBMN) testi, radyobiyoloji araştırmalarında, biyolojik dozimetride, genotoksisite çalışmalarında ve in vitro radyosensitivite testlerinde yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bu sitogenetik yöntem, hücre bölünmesi sırasında geciken kromozomal fragmanlardan kaynaklanan iki çekirdekli hücrelerde mikronükleusların saptanmasına dayanır. Taze tam kan örnekleri, CBMN testi için en çok tercih edilen örnek türüdür. Bununla birlikte, taze kan örnekleriyle çalışmanın dezavantajları, kan alımından hemen sonra işlem yapılmasını ve fazladan kan örneklemesi olmadan gerçekleştirilebilecek sınırlı sayıda tekrarlanan analizi içerir.
Taze kan örneklerine duyulan ihtiyaç lojistik olarak zor olabileceğinden, dondurularak saklanmış tam kan örneklerinde CBMN testi, özellikle büyük ölçekli hasta çalışmalarında büyük avantaj sağlayacaktır. Bu makale, tam kan örneklerini dondurmak ve bu donmuş kan örnekleri üzerinde CBMN testini gerçekleştirmek için bir protokolü açıklamaktadır. Sağlıklı gönüllülerden alınan kan örnekleri farklı zaman noktalarında donduruldu ve çözüldü ve daha sonra modifiye edilmiş bir mikronükleus tahlil protokolüne tabi tutuldu. Sonuçlar, bu optimize edilmiş prosedürün donmuş kan örnekleri üzerinde CBMN testinin performansına izin verdiğini göstermektedir. Açıklanan kriyoprezervasyon protokolü, diğer sitogenetik testler ve proliferatif lenfositler gerektiren çeşitli fonksiyonel testler için de çok yararlı olabilir.
İyonlaştırıcı radyasyonun (IR) keşfinden bu yana, canlılar üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle araştırmacılar arasında tartışma konusu olmuştur. Zararlı etki genellikle çift sarmallı kırılmalar (DSB'ler) gibi DNA hasarı ile kendini gösterir ve bu DSB'lerin onarılamaması, kanserin önemli ayırt edici özellikleri olan kromozomal anormalliklere ve mutasyonlara yol açar 1,2. Bu tür kromozomal anormallikler, sitokinez-blok mikronükleus (CBMN) testi gibi sitojenik deneylerle incelenebilir. Mikronükleuslar, yavru çekirdeklere dahil edilemeyen ve dolayısıyla mitoz sırasında geride kalan gecikmeli kromozomal parçalardır.
CBMN, in vivo veya in vitro iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalan bireylerde kromozomal hasarı değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan, güvenilir bir sitogenetik tekniktir. CBMN tahlilinde taze tam kan veya izole edilmiş periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC'ler) kullanılabilir. PBMC'lerin izolasyonu ve işlenmesi zaman alıcı olabileceğinden ve hücrenin hayatta kalması ve büyümesi için destekleyici ortam görevi gören serum plazması kaybına eşlik ettiğinden, taze tam kan çoğunlukla tercih edilen biyolojik materyaldir. İyi bir çift çekirdekli hücre verimi elde etmek için, taze tam kan toplandıktan hemen sonra işlenmelidir. Bununla birlikte, acil işleme ihtiyacı, zaman kısıtlamaları sırasında lojistik olarak zorlayıcı olabilir. Ayrıca, çok sayıda numunenin uzun bir süre boyunca alınması veya işleme merkezlerinden uzak noktalarda toplanması gerektiğinde, taze kan örneklerinin saklanması sınırlayıcı bir faktör olabilir 3,4.
Ayrıca, aynı kişide/hastada tekrarlanan MN analizine izin vermek için kan örneklerinin dondurulması faydalı olacaktır. CBMN testinin daha sonra uygulanması için lenfositleri saklamanın bir yolu, izole edilmiş PBMC'lerindondurulmasıdır 5,6. Ancak bu teknik, PBMC'lerin dondurulabilmesi için birkaç işlem adımı gerektirir. Bu nedenle, tam kanın dondurularak saklanması, izole edilmiş PBMC'lerin dondurularak saklanmasına basit ve zaman açısından verimli bir alternatif olacaktır. Sitogenetik testler veya lenfositlerin çoğalmasını gerektiren testler için donmuş tam kanın kullanımı hakkında çok az bilgi mevcuttur. Sadece bir makale, metafaz analizi için dondurularak saklanmış tam kanın kullanıldığını bildirmektedir7.
Tam kanın dondurularak saklanması biyoizleme, biyodozimetri ve radyosensitivite değerlendirmesi alanında birçok avantaj sunacağından, grubumuz tam kan için CBMN testininuygulanmasına izin veren bir kriyoprezervasyon protokolünü optimize etti 8. Dondurularak saklanmış tam kan kültürlerinde bulunan lenfositlerin genomik bütünlüklerini ve proliferasyon kapasitelerini en az 1 yıl koruduklarını gösterdik. Bu yöntem yazısında, Beyls ve ark.8 tarafından optimize edilen kriyoprezervasyon prosedürü ve CBMN test protokolü ayrıntılı olarak açıklanmış ve 30 sağlıklı bireyden donmuş kan örnekleri için elde edilen bulgular raporlanmıştır. CBMN testi için, dondurularak saklanmış tam kan örneklerinin lenfositlerindeki MN yanıtını değerlendirmek için kan kültürleri in vitro 0.5, 1 ve 2 Gy dozlarında ışınlandı.
Bu çalışma için, yaşları 17 ile 65 arasında değişen 30 sağlıklı donörden damar delinmesi yoluyla kan örnekleri toplandı. 20 bağışçıdan elde edilen MN verileri, Beyls ve ark.8 Kan örneklerinin toplanması, Belçika'daki Ghent Üniversite Hastanesi Etik Kurulu'nun (kayıt numarası: 2019/1565) yönergelerine uygundur. Tüm katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onam alındı. Bu protokolde kullanılan tüm malzemeler ve reaktiflerle ilgili ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın.
1. Kan örneklerinin toplanması
2. Tam kanın dondurularak saklanması
NOT: Hücre toplamaya kadar olan tüm adımlar steril laminer hava akışında aseptik olarak gerçekleştirilir.
3. Dondurularak saklanmış kanın çözülmesi
NOT: Çözdürme işleminin toplam süresini sınırlamak için, bir seferde maksimum 8 kriyovion (her biri 2 mL) kullanılmalıdır.
Şekil 1: Mikronükleus testi için tam kanı kültürlemek için 24 oyuklu bir plakanın önerilen düzeni. Kuyucukları işaretleyin ve donör kodlarını kapakta uygun yerlerde belirtin. Her hasta numunesi için, çift kuyucuklar birbirine bitişik olmalıdır. 10 x 10 kolimatör için düşündürücü bir düzen olduğunu ve kolimatörün veya numunelerin boyutuna göre değiştirilebileceğini unutmayın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. G0 MN testi
5. Akridin portakal (AO) boyama
6. Lekeli slaytların puanlanması
Protokolün tekrarlanabilirliğini doğrulamak için, 17 ila 65 yaşları arasındaki 30 sağlıklı gönüllünün dondurularak saklanmış kan örnekleri üzerinde MN testini gerçekleştirdik. Grubun yaş ortalaması 35'tir. Kriyoprezervasyon süresi 1 hafta ile 154 hafta arasında değişmekteydi. Tam kan hücresi kültürü farklı radyasyon dozlarına (0.5, 1 ve 2 Gy) maruz bırakıldıktan sonra, 1.000 BN hücresindeki mikronükleus verimi mikroskop altında incelendi. Güzel yuvarlatılmış iki çekirdekli hücreler ( Şekil 2'de görülebileceği gibi), dondurularak saklanmış tam kan örneklerinden sağlıklı canlı hücrelerin başarılı bir şekilde alındığını gösterir. Lenfositlerin radyasyon tepkisi, ultra düşük sıcaklıklarda (sıvı nitrojen) uzun süreli depolamadan sonra stabil kalmıştır. Bu gözlem, taze kan örneklerinden beklenen yanıtla uyumludur.
Şekil 2: 1 yıl önce dondurularak saklanmış donmuş tam kan örneğinden alınan iki çekirdekli hücrelerde gözlemlenen mikronükleuslar. (a) büyütme 200x, (b) büyütme 400x; MN'leri gösteren oklar. Ölçek çubuğu = 50 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Artan radyasyon dozları (0.5, 1 ve 2 Gy) ile mikronükleus veriminde doğrusal-ikinci dereceden bir artış gözlenmiştir (Tablo 1 ve Şekil 3). Sahte ışınlanmış kontrol numunelerindeki (0 Gy) MN verimleri, esas olarak gecikmeli kromozomların sonucu olan arka plan MN verimlerini temsil eder.
Doz (Gy) | 0 | 0.5 | 1 | 2 |
Ortalama | 18 | 107 | 247 | 601 |
SD | 10.8 | 23.9 | 53.3 | 101.1 |
Özgeçmiş (%) | 59.9 | 22.3 | 21.6 | 16.8 |
Aralık | 5-41 | 62-140 | 139-324 | 395-755 |
Tablo 1: Bireyler arası değişkenliğin göstergesi olan 30 sağlıklı donörün dondurularak saklanmış tam kan örneklerinde gözlemlendiği gibi, ortalama MN verimi ile birlikte varyasyon aralığı ve katsayısı. Kısaltmalar: CV = varyasyon katsayısı; SD = standart sapma.
Şekil 3: 30 donörün kontrol ve ışınlanmış dondurularak saklanmış tam kan örneklerinde gözlemlendiği gibi mikronükleus verimleri. Kriyoprezervasyon süreleri 1 hafta ile 154 hafta arasında değişmekteydi. Dağılım grafiği tek tek değerleri gösterir. Kümelerdeki çizgiler, grubun Ortalama ± SD'sini temsil eder. Kısaltmalar: MN = mikronükleus; BN = ikili. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Kişilerin MN verimindeki bireyler arası varyasyonu araştırmak için, varyasyon katsayısı (CV) hesaplanmıştır (bakınız Tablo 1). Radyasyona bağlı MN için, tüm dozlar (0.5, 1 ve 2 Gy) için% 25'
CBMN testinin uygulanması için değiştirilmiş protokol, kan örneklerini toplu olarak saklamanın nispeten kolay ve kullanışlı bir yoludur. Prosedür, kriyoprezervasyon ve CBMN testi sırasında dikkat edilmesi gereken tüm küçük ama önemli ayrıntıları özetlemektedir. Diğer laboratuvar protokolleri normalde dondurma karışımında %10 DMSO kullanırken, dondurma karışımımız %80 FCS7 ile birlikte %20 DMSO içerir. Bu dondurma karışımı tam kan örneğine eşit hacimlerde eklendiğinden, nihai konsantrasyon da %10 DMSO'dur. Hücre sağkalım oranını artırmak ve hücre bölünmesini uyarmak için, tam kültür ortamına (cRPMI) %1 sodyum piruvat ve %0.1 beta-merkaptoetanol ekliyoruz. Bu, araştırma grubumuz 6,8 tarafından oluşturulan hücre kültürü protokolüne uygundur.
Bu protokolde çözdürme sırasında hücre kümelenmesi sorunu tam olarak çözülemese de, hücre ayrışması diğer konvansiyonel protokollere göre daha iyiydi. Çözdürme işleminden sonra hücreleri geri kazanmak için tutarlı, ani kültür ortamı ilavesi yerine, yıkama adımları sırasında önceden ısıtılmış PBS (37 °C) damla damla eklendiğinde daha iyi sonuçlar elde ettik. Bu gelişme, hücresel stresi azaltmaya yardımcı olur ve kanıtlanmış yüksek hücre iyileşmesi ile kümelenmeyi en aza indirir. Ayrıca, PBS RPMI üzerinden kullanıldığında hücre canlılığında net bir fark gözlenemedi. Kriyoprezervasyon süresinin uzunluğunun (1 yıla kadar) hem ışınlanmış hem de ışınlanmamış numunelerdeMN verimini etkilemeyeceği grup tarafından doğrulanmıştır 6,8. Çalışmalar, iyi hücre canlılığının ve PBMC'lerin çoğalmasının, düşük sıcaklıklarda (sıvı nitrojen) kademeli dondurma ve ardından çözülürken önceden ısıtılmış ortamın kademeli olarak eklenmesiyle elde edilebileceğini düşündürmektedir10,11. Araştırmacılar, çözülmüş tam kandaki T-lenfositlerin alt popülasyonlarının, çözülmüş PBMC'lerde gözlemlenenlerle karşılaştırılabilirolduğunu göstermiştir 12. Ayrıca, dondurularak saklanmış tam kan örneklerinden elde edilen hücre alt tiplerinin, taze tam kan örneklerinde gözlemlenenlere benzer olduğu kanıtlanmıştır13,14.
Raporda elde edilen gösterge niteliğindeki sonuçları incelersek, dozla doğrusal ikinci dereceden artışın (Şekil 3) Doğrusal enerji transferi (LET) ile indüklenen mikronükleus15,16 hakkındaki diğer literatür raporlarıyla uyumlu olduğunu görürüz. Dondurularak saklanmış tam kan örneklerinde (Tablo 1) gözlenen MN verimlerindeki değişkenlik, taze tam kan kültürleri için bildirilenlearalıktadır 8,17,18. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol, 20 sağlıklı gönüllünün taze ve dondurularak saklanmış tam kanı üzerinde doğrulanmıştır8. Bu rapordagözlenen hücre proliferasyonunun önemli bir parametresi olan nükleer bölünme indeksi (NDI) 8, taze tam kan için önerilenle uyumluydu 19,20. Birlikte ele alındığında, tam kanın dondurularak saklanması ve modifiye edilmiş mikronükleus testinin bu optimize edilmiş protokolü daha iyi bir hücre verimi sağlar ve bu nedenle, radyosensitivite değerlendirmeleri için bu protokolün uyarlanması önerilir. Protokolün tekrarlanabilirliği zaten doğrulanmışolduğundan8, büyük ölçekli ve çok merkezli çalışmalarda uygulanabilirliği olması önerilmektedir.
Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Yazarlar teknik destekleri için L. Pieters, T. Thiron ve G. De Smet'e teşekkür eder. Çalışma için kan bağışında bulunan tüm gönüllülere müteşekkiriz. Çalışma, Grant (T000118N) kapsamında Research Foundation-Flanders (FWO) tarafından mali olarak desteklendi.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiDaha Fazla Makale Keşfet
This article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır