Comet assay måler DNA-brud, fremkaldt af forskellige faktorer. Hvis holdes konstant faktorer (undtagen oxidativ stress) forårsager DNA-skader, mængden af DNA-skader er en god indirekte parameter for oxidativ stress. Målet med denne protokol er at bruge komet assay til indirekte måling af oxidativ stress.
Højere eukaryote organismer ikke kan leve uden ilt; endnu, paradoksalt nok, kan ilt være skadeligt for dem. Den ilt molekyle er kemisk forholdsvis indifferent, fordi den har to uparrede elektroner i forskellige pi * anti-bonding orbitaler. Disse to elektroner har parallelle spin, hvilket betyder at de roterer i samme retning omkring deres egne akser. Derfor er oxygen molekylet ikke er meget reaktiv. Aktivering af oxygen kan ske ved to forskellige mekanismer; enten gennem reduktion via en elektron ad gangen (monovalent reduktion) eller ved absorption af tilstrækkelig energi til at vende spin af en af de uparrede elektroner. Dette resulterer i produktion af reaktive oxidative species (ROS). Der er en række måder, hvorpå det menneskelige legeme eliminerer ROS i dets fysiologiske tilstand. Hvis ROS produktionen overstiger reparationen kapacitet, oxidative stress resultater og skader forskellige molekyler. Der er mange forskellige metoder, som oxidativ stress kan være migasured. Dette håndskrift fokuserer på en af metoderne navngivne celle gelelektroforese, også kendt som "komet assay", som tillader måling af DNA-brud. Hvis holdes konstante alle faktorer, der vides at forårsage DNA-skader, bortset oxidativ stress, mængden af DNA-skade målt ved komet assay er en god parameter for oxidativ stress. Princippet er enkelt og er afhængig af, at DNA-molekyler er negativt ladede. Et intakt DNA-molekyle har en så stor størrelse, at den ikke migrerer under elektroforese. DNA-brud, men hvis foreliggende resultat i mindre fragmenter, som bevæger sig i det elektriske felt mod anoden. Mindre fragmenter vandrer hurtigere. Som fragmenterne har forskellige størrelser det endelige resultat af elektroforese er ikke en særskilt linje, men snarere et kontinuum med form som en komet. Systemet tillader en kvantificering af den resulterende "komet" og dermed af DNA pauser i cellen.
Comet assay blev først udviklet af svenske forskere Ostling og Johanson 1. DNA er en negativt ladet molekyle. Under elektroforese, mindre, beskadigede DNA-fragmenter rejse hurtigere mod et positivt ladet anode 2. Jo mindre DNA-fragmenter, til den hurtigere deres migrering til anoden danne en typisk "komet" med et "hoved" sammensat af intakt, ubeskadiget DNA og en "hale", der består af beskadigede DNA-fragmenter 3. Beskadiget DNA kan repareres ved forskellige mekanismer i legemet 4, som holder generering af DNA-brud rimeligt afbalanceret 5. Hvis imidlertid balancen går ind for DNA-brud, kan pauserne ophobes og i sidste ende vil bidrage til udviklingen af en sygdom.
Vores DNA lider ca. 0.000165% skader på et givet tidspunkt 6. Enkeltstrengede DNA-brud refererer til en defekt på en af de to strenge af DNA dobbelt helixhenviser dobbeltstrengede DNA-brud opstår, når begge strenge af DNA dobbelt helix er beskadiget. Der er forskellige faktorer, der kan øge mængden af DNA-brud på et givet tidspunkt, såsom alder af cellen, cigaretrøg, forskellige lægemidler eller oxidativt stress 7-9. Hvis holdes konstante alle faktorer, der fører til forbedrede DNA-brud, derefter kvantificering af DNA-brud ved hjælp af komet assay er en god indirekte parameter for oxidativ stress.
Fremgangsmåden til komet assay anvendes i stigende grad i dag i medicin herunder oftalmologi. En grund til dette er, at oxidativt stress er mere og mere anerkendt som en patogenetisk mekanisme for forskellige sygdomme 8-11 og comet assay er en fremgangsmåde, hvormed oxidativt stress kan indirekte kvantificeres.
Svenske forskere Ostling og Johanson var de første i deres område at bruge komet assay til at kvantificere DNA-skader i celler 1. De neutrale betingelser, at de to forskere anvendte imidlertid kun tilladt påvisning af dobbeltstrengede DNA-brud. Singh et al. Senere tilpasset analysen til brug under alkaliske betingelser, der producerede en følsom version, der kunne vurdere dobbelt- og enkeltstrengede DNA pauser og afsløre alkali-labile sites 12. Siden sin oprindelige udvikling, har analysen blevet ændret på forskellige trin for at gøre den egnet til at vurdere typer af DNA-skader i forskellige celletyper 13-15.
Som med alle teknikker, er det vigtigt at betale streng opmærksomhed på tekniske detaljer for at opnå nøjagtige resultater 16. Baseret på vores erfaringer, er de bedste resultater opnås, hvis hvert metodologisk trin-fra forberedelse løsning på komet kvantificering-udføres af ekspert laboratorie technicians. Brugen af friske og korrekt forberedt medier, passende pipettering teknikker, præcis timing og (som tidligere nævnt i resultatafsnittet) anvendelsen af frisklavet leukocytter er afgørende for, lyse og gelelektroforese for at opnå nøjagtige resultater 17.
Alle de enkelte trin i denne analyse er lige så vigtige for at opnå pålidelige resultater. 16. Generelt bedste resultater opnås, hvis hvert eneste metodiske skridt fra forberedelse løsning till komet kvantificering udføres af ekspert lab technicians.Important synes brugen af friske og korrekt forberedte medier , passende pipetteringstrin teknikker, præcis timing og som allerede nævnt i resultatafsnittet brugen af frisklavet leukocytter til lyse og gel-elektroforese for at opnå tilfredsstillende resultater fra analysen 17.
Som gør andre metoder, kometen assay teknikken har sin AdvanTages og ulemper. Bliver en følsom metode, assayet er sårbar over for faktorer (fx UV-lys), som kunne forøge DNA-brud og dermed indvirke resultater. Enhver faktor, der kan forbedre oxidativt stress, bortset fra at der er ved at blive undersøgt, bør undgås. Stressfaktorer kan øge niveauet af oxidativt stress ikke kun i leukocytter, men også i alle andre blodprodukter medier og lymfocytter. Som tidligere nævnt er der mange forskellige og mere direkte måder at måle oxidativ stress 18,19. Comet assay er en af mange metoder, som har visse fordele. Disse omfatter dets relative lave omkostninger, det lille antal celler, der kræves (<10.000 celler) og dermed de små prøver af blod, der kræves per patient, den relative korte tidsrum, der kræves til at kvantificere DNA-skader i celler (ca. 3 dage), dens følsomhed og dens udbredte anvendelse til æsler DNA-skader i forskellige celletyper. I fortiden vælger vi at arbejde med leukocytter, da vi havde erfaring med dettecelle-type og det var gældende for det særlige undersøgelse planlagt. En anden fordel ved comet assay er, at det kan anvendes til at detektere forskellige typer og niveauer af DNA-skader og kan således anvendes i forskellige andre områder af undersøgelser foruden oxidativt stress såsom DNA-reparation undersøgelser, supplering forsøg eller genotoksiske studier.
Oxidativt stress er nu anerkendt som spiller en afgørende rolle i patogenesen af flere sygdomme. Comet assay-fremgangsmåde, mens en af mange måder at måle oxidativ stress 18,19, er relativt enkel, alsidig og billig. Når mestrer, kan denne metode anvendes i alle områder inden for medicin, hvor oxidativt stress spiller rolle 8-10,20,21.
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gerne takke listen over farligt affald Stiftung i Triesen Liechtenstein, for økonomisk støtte vores forskning i oxidativt stress.
Dimethylsulfoxide (DMSO) | Qualigens | (CPW59) | |
Disodium EDTA | HiMedia | (RM1370) | |
Ethidium Bromide | Sigma | (E-8751) | |
Histopaque | Sigma | (1077-1) | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) (Ca++, Mg++ free) | HiMedia | (TS1006) | |
Sodium Chloride (NaCl) | Ranbaxy Rankem | (S0160) | |
Sodium Hydroxide (NaOH) | BDH-Merck | (89021) | |
Triton X-100 | HiMedia | (RM 845) | |
Trizma Base | Spectrochem | ||
Materials required for gel electrophoresis | |||
Normal Melting Agarose (NMA) | HiMedia | (RM273) | |
Low Melting Point Agarose (LMPA) | Sigma | (A9414) | |
Methanol – Qualigens | |||
Coverslips (No. 1, 24 x 60 mm) | Blue Star | ||
Microcentrifuge Tubes | Tarsons | (500010) | |
Micropipettor and Tips | Tarsons | ||
Microscope Slides, Conventional / Micro gel electrophoresis (MGE) slides |