ここでは、凍結保存された全血サンプルでの細胞質分裂ブロック小核アッセイに最適化されたプロトコルを紹介します。小核分析のために全血を凍結保存するこの最適化された方法は、大規模なサンプリングおよび多施設研究のための信頼できる技術であり、他の血液関連アッセイにも使用できます。
in vitro細胞質分裂ブロック小核(CBMN)アッセイは、放射線生物学研究、生物学的線量測定、遺伝毒性試験、およびin vitro放射線感受性試験で広く使用されている技術です。この細胞遺伝学的方法は、細胞分裂中に遅れた染色体断片に起因する二核細胞の小核の検出に基づいています。新鮮な全血サンプルは、CBMNアッセイに最も好まれるサンプルタイプです。しかし、新鮮な血液サンプルを扱うことの欠点は、採血後すぐに処理できることと、追加の採血なしで実行できる繰り返し分析の数が限られていることです。
新鮮な血液サンプルの必要性はロジスティック的に困難な場合があるため、凍結保存された全血サンプルのCBMNアッセイは、特に大規模な患者研究において大きな利点となります。この論文では、全血サンプルを凍結し、これらの凍結血液サンプルに対してCBMNアッセイを実行するプロトコルについて説明します。健康なボランティアからの血液サンプルは、さまざまな時点で凍結および融解され、その後、修正された小核アッセイプロトコルにかけられます。この結果は、この最適化された手順により、凍結血液サンプルに対するCBMNアッセイの実施が可能になることを示しています。記載された凍結保存プロトコルは、他の細胞遺伝学的アッセイおよび増殖リンパ球を必要とする種々の機能的アッセイにも非常に有用であり得る。
電離放射線(IR)は、その発見以来、生物への悪影響から研究者の間で議論されてきました。有害な影響は通常、二本鎖切断(DSB)などのDNA損傷によって現れ、これらのDSBの修復に失敗すると、がんの重要な特徴である染色体異常や突然変異につながります1,2。このような染色体異常は、細胞質分裂ブロック小核(CBMN)アッセイなどの細胞原性アッセイによって調べることができる。小核は、娘核に取り込むことができない遅行染色体断片であるため、有糸分裂中に取り残されます。
CBMNは、in vivoまたはin vitro電離放射線に曝露された個人の染色体損傷を評価するために一般的に使用される信頼性の高い細胞遺伝学的手法です。新鮮な全血または単離された末梢血単核細胞(PBMC)のいずれかをCBMNアッセイに使用できます。PBMCの単離と処理には時間がかかり、細胞の生存と増殖の支持媒体として機能する血清血漿の損失を伴うため、新鮮な全血が主に選択される生物学的材料です。良好な二核細胞収量を達成するには、採取後すぐに新鮮な全血を処理する必要があります。ただし、即時処理の必要性は、時間的制約の下でロジスティック的に困難な場合があります。さらに、多くのサンプルを長期間にわたって取得したり、処理センターから離れた場所で収集したりすることが想定される場合、新鮮な血液サンプルの保管が制限要因になる可能性があります3,4。
さらに、同じ個人/患者でMN分析を繰り返すことができるようにするには、血液サンプルの凍結が有益です。CBMNアッセイを後で使用するためにリンパ球を保存する方法の1つは、単離されたPBMCを凍結することです5,6。ただし、この手法では、PBMC を凍結する前にいくつかの処理手順が必要です。したがって、全血の凍結保存は、単離されたPBMCの凍結保存に代わるシンプルで時間効率の高い代替手段となります。 細胞遺伝学的アッセイまたはリンパ球の増殖を必要とするアッセイのための凍結全血の使用に関する情報はほとんどありません。凍結保存された全血を中期解析に用いたことを報告している論文は1編のみである7。
全血の凍結保存は、バイオモニタリング、生体線量測定、放射線感受性評価の分野で多くの利点をもたらすため、私たちのグループは、CBMNアッセイの適用を可能にする全血の凍結保存プロトコルを最適化しました8。凍結保存された全血培養に存在するリンパ球は、ゲノムの完全性と増殖能力を少なくとも1年間保持することを実証しました。この方法論文では、Beylsらによって最適化された凍結保存手順とCBMNアッセイプロトコルについて詳細に説明し8、30人の健康な個人の凍結血液サンプルについて得られた結果を報告します。CBMNアッセイでは、凍結保存された全血サンプルのリンパ球におけるMN応答を評価するために、血液培養物に0.5、1、および2Gyの線量をin vitro で照射しました。
CBMNアッセイを適用するための修正されたプロトコルは、血液サンプルを大量に保存するための比較的簡単で便利な方法です。この手順では、凍結保存とCBMNアッセイ中に注意する必要があるすべての詳細を概説します。他のラボプロトコルでは通常、凍結混合物に10%のDMSOを使用しますが、当社の凍結混合物には20%のDMSOと80%のFCS7が含まれています。この凍結混合物を全血サンプルに等量添加すると、最終濃度も10%DMSOになります。細胞の生存率を向上させ、細胞分裂を刺激するために、1%ピルビン酸ナトリウムと0.1%β-メルカプトエタノールを完全培養培地(cRPMI)に添加します。これは、私たちの研究グループ6,8によって確立された細胞培養プロトコルに従っています。
このプロトコルでは、融解中の細胞凝集の問題を完全に解決することはできませんでしたが、細胞分離は他の従来のプロトコルよりも優れていました。融解後の細胞を回収するために培地を一貫して急激に添加する代わりに、予熱したPBS(37°C)を洗浄ステップ中に滴下すると、より良い結果が得られました。この改善は、細胞ストレスの軽減に役立ち、細胞の高い回収率で凝集を最小限に抑えます。さらに、PBSをRPMI上で使用した場合、細胞生存率に明確な差は観察されませんでした。凍結保存期間の長さ(最大1年)は、照射されたサンプルと照射されていないサンプルの両方で、MN収量に影響を与えないことがグループによって検証されています6,8。研究によると、低温(液体窒素)で徐々に凍結し、その後、融解しながら予熱した培地を徐々に添加することで、良好な細胞生存率とPBMCの増殖を達成できることが示唆されています10,11。研究者らは、融解した全血中のTリンパ球の亜集団が、融解したPBMCで観察されたものに匹敵することを示しました12。さらに、凍結保存された全血サンプルから回収された細胞サブタイプは、新鮮な全血サンプルで観察されたものと類似していることが証明されています13,14。
報告書で得られた指標となる結果を調べると、線量による線形二次増加(図3)は、線形エネルギー移動(LET)による小核に関する他の文献報告と一致していることがわかります15,16。凍結保存された全血サンプル(表1)で観察されたMN収量の変動は、新鮮な全血培養で報告されたものとの範囲内です8,17,18。ここで詳細に説明されているプロトコルは、20人の健康なボランティアの新鮮で凍結保存された全血で検証されました8。その報告書8で観察された細胞増殖の重要なパラメータである核分裂指数(NDI)は、新鮮な全血について示唆されているものと一致していました19,20。まとめると、全血の凍結保存と修正小核アッセイのこの最適化されたプロトコルは、より良い細胞収量を提供するため、このプロトコルの適応は放射線感受性評価に推奨されます。プロトコルの再現性はすでに検証されているため8、大規模および多施設研究への適用性が示唆されています。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、技術サポートをしてくれた L. Pieters、T. Thiron、G. De Smet に感謝します。この研究のために献血してくださったボランティアの皆さんに感謝します。この研究は、グラント(T000118N)の下でフランダース研究財団(FWO)によって財政的に支援されました。
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 |