Comet assay misura rotture del DNA, indotte da fattori diversi. Se tutti i fattori (ad eccezione di stress ossidativo) che causano danni al DNA sono mantenute costanti, la quantità di danni al DNA è un buon parametro indiretto dello stress ossidativo. L'obiettivo di questo protocollo è quello di utilizzare comet assay per la misura indiretta di stress ossidativo.
Organismi eucarioti superiori non possono vivere senza ossigeno; tuttavia, paradossalmente, l'ossigeno può essere dannoso per loro. La molecola di ossigeno è chimicamente inerte, relativamente perché ha due elettroni spaiati situati in diverse pi * orbitali anti-incollaggio. Questi due elettroni hanno spin paralleli, nel senso che ruotano nello stesso verso attorno al proprio asse. Per questo motivo la molecola di ossigeno non è molto reattivo. Attivazione di ossigeno può avvenire per due meccanismi differenti; sia attraverso la riduzione con un elettrone alla volta (riduzione monovalente), oppure attraverso l'assorbimento di energia sufficiente per invertire la rotazione di uno degli elettroni spaiati. Il risultato è la produzione di specie reattive ossidative (ROS). Ci sono un certo numero di modi in cui il corpo umano elimina ROS nel suo stato fisiologico. Se la produzione di ROS supera la capacità di riparazione, i risultati dello stress ossidativo e danni molecole diverse. Ci sono molti metodi diversi con cui lo stress ossidativo può essere measured. Questo manoscritto concentra su uno dei metodi denominati gel elettroforesi cellulare, noto anche come "comet assay", che consente la misurazione di rotture del DNA. Se tutti i fattori che causano danni al DNA, diverso da stress ossidativo sono mantenute costanti, la quantità di danno al DNA determinato tramite test cometa è un buon parametro di stress ossidativo. Il principio è semplice e si basa sul fatto che le molecole di DNA sono caricate negativamente. Una molecola di DNA intatto ha una grande dimensione tale da non migra durante l'elettroforesi. Rotture del DNA, tuttavia, se presente risultato in frammenti più piccoli che si muovono nel campo elettrico verso l'anodo. Frammenti più piccoli migrano più velocemente. Poiché i frammenti hanno dimensioni diverse il risultato finale della elettroforesi non è una linea distinta ma piuttosto un continuum con la forma di una cometa. Il sistema consente di quantificare il "comet" risultante e quindi delle rotture del DNA nella cellula.
Comet assay è stato sviluppato da scienziati svedesi Ostling e Johanson 1. DNA è una molecola carica negativa. Durante l'elettroforesi, più piccole, i frammenti di DNA danneggiato viaggiano più velocemente verso un anodo caricato positivamente 2. Più i frammenti di DNA, più veloce la loro migrazione verso l'anodo a formare un tipico "comet" con una "testa" composta intatta, DNA integro e una "coda" composto di frammenti di DNA danneggiati 3. DNA danneggiato può essere riparato da diversi meccanismi nel corpo 4, che mantengono la generazione di rotture del DNA abbastanza equilibrati 5. Se, tuttavia, il saldo è a favore di rotture del DNA, le interruzioni possono accumularsi e finiranno contribuire allo sviluppo di una malattia.
Il nostro DNA subisce circa 0.000165% di danni in un determinato momento 6. Singole rotture del DNA bloccati si riferiscono ad un difetto su uno dei due filamenti del DNA a doppia elicaconsiderando double-stranded rotture del DNA sono causati quando entrambi i filamenti della doppia elica del DNA sono danneggiati. Ci sono vari fattori che possono aumentare la quantità di rotture del DNA in un dato momento, quali l'età della cellula, fumo di sigaretta, vari farmaci o stress ossidativo 7-9. Se tutti i fattori che portano a rotture del DNA avanzati sono mantenute costanti, quindi la quantificazione di rotture del DNA per mezzo di test della cometa è un buon parametro indiretto dello stress ossidativo.
Il metodo di test della cometa è utilizzata sempre più oggi in medicina tra cui oftalmologia. Una ragione di ciò è che lo stress ossidativo è sempre più riconosciuto come un meccanismo patogenetico per varie malattie 8-11 e comet assay è un metodo con cui lo stress ossidativo può indirettamente essere quantificato.
Scienziati svedesi Ostling e Johanson sono stati i primi nel loro campo di utilizzare test della cometa per quantificare i danni del DNA nelle cellule 1. Le condizioni neutre che i due scienziati hanno usato, tuttavia, solo permesso la rilevazione di doppio filamento rotture del DNA. Singh et al. In seguito adattato il test per l'uso in ambiente alcalino, che ha prodotto una versione sensibile che potrebbe valutare doppie e singole filamento rotture del DNA e di rilevare i siti alcali-labili 12. Dal suo sviluppo iniziale, il test è stato modificato in varie fasi per renderlo adatto per valutare i tipi di danno al DNA in diversi tipi cellulari 13-15.
Come per tutte le tecniche, prestando una rigorosa attenzione ai dettagli tecnici è importante per ottenere risultati accurati 16. Sulla base della nostra esperienza, i migliori risultati si ottengono se ogni passo da metodologico preparazione soluzione cometa quantificazione-viene eseguita da esperti tecn laboratorioicians. L'utilizzo di mezzi freschi e correttamente preparato, adeguate tecniche di pipettatura, esatta tempistica e (come precedentemente menzionato nella sezione risultati) l'uso di leucociti preparati al momento sono essenziali per lisi e elettroforesi su gel di ottenere risultati accurati 17.
Tutte le singole fasi di questo saggio sono ugualmente importanti per ottenere risultati affidabili. 16 In generale i migliori risultati si ottengono se ogni singolo passo metodologico dalla preparazione soluzione fino quantificazione cometa viene eseguita da esperti del laboratorio technicians.Important sembrano l'uso di mezzi freschi e correttamente preparati , adeguate tecniche di pipettatura, i tempi esatti e, come già di cui nella sezione dei risultati l'uso di leucociti preparati al momento per lisi e gel elettroforesi per ottenere risultati adeguati dal saggio 17.
Come fare altre metodologie, la tecnica comet assay ha il suo advanTages e svantaggi. Essendo un metodo sensibile, il saggio è vulnerabile a fattori (ad esempio, raggi UV) che possono aumentare la rotture del DNA e quindi influenzare i risultati. Qualsiasi fattore che può aumentare lo stress ossidativo, ad eccezione di ciò che è oggetto di ricerca, dovrebbe essere evitato. Stress possono aumentare il livello di stress ossidativo non solo nei leucociti, ma anche in tutti gli altri mezzi di sangue e linfociti. Come detto in precedenza ci sono molti modi diversi e più dirette di misurare lo stress ossidativo 18,19. Il saggio comet è uno dei molti metodi che ha alcuni vantaggi. Questi includono il suo costo relativamente basso, il piccolo numero di celle richieste (<10.000 cellule) e quindi i piccoli campioni di sangue necessaria per paziente, il periodo relativamente breve di tempo necessario per quantificare il danno del DNA in cellule (circa 3 giorni), la sua sensibilità e la sua diffusa applicabilità ai danni asini DNA in diversi tipi di cellule. In passato abbiamo scegliere di lavorare con leucociti da quando abbiamo avuto esperienza con questotipo cellulare ed era applicabile per un particolare studio previsto. Un altro vantaggio del comet assay è che può essere utilizzato per rilevare diversi tipi e livelli di danno al DNA e quindi può essere applicata in vari altri settori di studi oltre stress ossidativo quali studi di riparazione del DNA, trattamenti per il supporto o genotossicità.
Lo stress ossidativo è ora riconosciuto come giocare un ruolo fondamentale nella patogenesi di diverse malattie. Il metodo comet assay, mentre uno dei molti modi per misurare lo stress ossidativo 18,19, è relativamente semplice, versatile e poco costoso. Quando masterizzato, questo metodo può essere utilizzato in tutti i settori della medicina in cui lo stress ossidativo svolge un ruolo significativo 8-10,20,21.
The authors have nothing to disclose.
Vorremmo ringraziare il ERP Stiftung, in Triesen Liechtenstein, per sostenere finanziariamente la nostra ricerca sullo stress ossidativo.
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 |