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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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).
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 |