在这里,我们提出了一种优化的方案,用于对冷冻保存的全血样品进行胞质分裂阻滞微核测定。这种用于微核分析的全血冷冻保存优化方法是大规模取样和多中心研究的可靠技术,也可用于其他血液相关检测。
体外胞质分裂阻滞微核 (CBMN) 测定是一种广泛用于放射生物学研究、生物剂量学、遗传毒性研究和体外放射敏感性测试的技术。这种细胞遗传学方法基于检测双核细胞中的微核,这是由于细胞分裂过程中染色体片段滞后而产生的。新鲜全血样本是CBMN检测的首选样本类型。然而,使用新鲜血液样本的缺点包括采血后立即处理,以及无需额外血液采样即可进行的重复分析次数有限。
由于对新鲜血液样本的需求在后勤方面可能具有挑战性,因此对冷冻保存的全血样本进行CBMN检测将具有很大的优势,尤其是在大规模患者研究中。本文描述了一种冷冻全血样本并对这些冷冻血液样本进行CBMN测定的方案。来自健康志愿者的血液样本在不同的时间点被冷冻和解冻,然后接受修改后的微核测定方案。结果表明,这种优化的程序可以对冷冻血液样本进行CBMN测定。所描述的冷冻保存方案对于其他细胞遗传学测定和需要增殖淋巴细胞的各种功能测定也非常有用。
自发现以来,电离辐射 (IR) 的使用一直是研究人员争论的问题,因为它对生物有不利影响。有害影响通常表现为 DNA 损伤,例如双链断裂 (DSB),并且无法修复这些 DSB 会导致染色体畸变和突变,这是癌症的重要标志 1,2。这种染色体畸变可以通过细胞源性测定来检查,例如胞质分裂阻滞微核 (CBMN) 测定。微核是滞后的染色体片段,不能合并到子核中,因此在有丝分裂过程中会留下。
CBMN 是一种常用的可靠细胞遗传学技术,用于评估暴露于体内或体外电离辐射的个体的染色体损伤。新鲜全血或分离的外周血单核细胞 (PBMC) 可用于 CBMN 检测。新鲜全血主要是首选的生物材料,因为PBMC的分离和处理可能非常耗时,并且伴随着作为细胞存活和生长支持介质的血清血浆的损失。为了获得良好的双核细胞产量,应在采集后立即处理新鲜全血。然而,在时间限制下,立即处理的需要可能在物流上具有挑战性。此外,当许多样本应该在很长一段时间内采集或在远离处理中心的地点采集时,新鲜血液样本的储存可能是一个限制因素3,4。
此外,为了允许在同一个体/患者中重复进行 MN 分析,冷冻血液样本将是有益的。储存淋巴细胞以供以后应用CBMN测定的一种方法是冷冻分离的PBMC 5,6。然而,这种技术在冻结PBMC之前需要几个处理步骤。因此,全血的冷冻保存将是分离的PBMC冷冻保存的一种简单且省时的替代方案。 关于使用冷冻全血进行细胞遗传学检测或需要淋巴细胞增殖的检测的信息很少。只有一篇论文报道了使用冷冻保存的全血进行中期分析7.
由于全血的冷冻保存在生物监测、生物剂量学和放射敏感性评估领域具有许多优势,因此我们小组优化了全血冷冻保存方案,允许应用CBMN 测定 8。我们证明,冷冻保存的全血培养物中存在的淋巴细胞保持其基因组完整性和增殖能力至少 1 年。在本文中,我们详细描述了由 Beyls 等人 8 优化的冷冻保存程序和 CBMN 测定方案,并报告了对 30 名健康个体的冷冻血液样本获得的结果。对于CBMN测定,在 体外 用0.5、1和2 Gy的剂量照射血培养物,以评估冷冻保存的全血样本淋巴细胞中的MN反应。
CBMN测定应用的改进方案是一种相对简单方便的散装储存血液样本的方法。该程序概述了在冷冻保存和 CBMN 检测过程中需要注意的所有微小但重要的细节。其他实验室方案通常在冷冻混合物中使用 10% DMSO,而我们的冷冻混合物含有 20% DMSO 和 80% FCS7。由于这种冷冻混合物以等体积添加到全血样品中,因此最终浓度也是 10% DMSO。为了提高细胞存活率并刺激细胞分裂,我们在完全培养基 (cRPMI) 中加入 1% 丙酮酸钠和 0.1% β-巯基乙醇。这符合我们研究小组 6,8 建立的细胞培养方案。
尽管在该方案中无法完全解决解冻时细胞聚集的问题,但细胞分离优于其他常规方案。在洗涤步骤中滴加预热的PBS(37°C)时,我们获得了更好的结果,而不是一致,突然添加培养基来恢复解冻后的细胞。这种改进有助于减少细胞应激,并最大限度地减少结块,并证明细胞回收率高。此外,当PBS与RPMI相比,在细胞活力方面没有观察到明显差异。该小组已经证实,冷冻保存期的长度(长达 1 年)不会影响辐照和非辐照样品的 MN 产率 6,8。研究表明,在低温(液氮)下逐渐冷冻,然后在解冻时逐渐添加预热培养基,可以实现良好的细胞活力和 PBMC 的增殖10,11。研究人员已经表明,解冻的全血中 T 淋巴细胞的亚群与解冻的 PBMC 中观察到的亚群相当12.此外,已证明从冷冻保存的全血样本中回收的细胞亚型与在新鲜全血样本中观察到的细胞亚型相似13,14。
如果我们检查报告中获得的指示性结果,我们会看到随剂量的线性二次增加(图3)与其他关于线性能量转移(LET)诱导的微核的文献报道一致15,16。在冷冻保存的全血样品中观察到的MN产量的变异性(表1)与新鲜全血培养物报告的变异性8,17,18相同。此处详细描述的方案已在 20 名健康志愿者的新鲜和冷冻保存的全血上进行了验证8.核分裂指数 (NDI) 是该报告8 中观察到的细胞增殖的重要参数,与建议的新鲜全血19,20 一致。综上所述,这种优化的全血冷冻保存方案和改良的微核测定提供了更好的细胞产量,因此,建议将该方案用于放射敏感性评估。由于该协议的可重复性已经得到验证8,因此建议在大规模和多中心研究中具有适用性。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢 L. Pieters、T. Thiron 和 G. De Smet 的技术支持。我们感谢所有为这项研究献血的志愿者。这项工作得到了格兰特(T000118N)下佛兰德斯研究基金会(FWO)的财政支持。
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 |