Comet assay mäter DNA-brott, som framkallas av olika faktorer. Om alla faktorer (utom oxidativ stress) som orsakar DNA-skador hålls konstanta, är mängden DNA-skador en god indirekt parameter för oxidativ stress. Målet med detta protokoll är att använda komet analys för indirekt mätning av oxidativ stress.
Högre eukaryota organismer inte kan leva utan syre; men paradoxalt nog, kan syre vara skadligt för dem. Syremolekylen är kemiskt relativt inert eftersom det har två oparade elektroner i olika pi * anti-bindnings orbitaler. Dessa två elektroner har parallella spinn, vilket innebär att de roterar i samma riktning kring sina egna axlar. Det är därför syremolekylen är inte särskilt reaktiv. Aktivering av syre kan ske genom två olika mekanismer; antingen genom reduktion via en elektron i taget (envärd reduktion), eller genom absorption av tillräcklig energi för att vända den snurr på en av de oparade elektronerna. Detta resulterar i produktionen av reaktiva oxidativa species (ROS). Det finns ett antal sätt på vilka människokroppen eliminerar ROS i dess fysiologiska tillstånd. Om ROS produktionen överskrider den reparation kapacitet, oxidativ stress resultat och skadestånd olika molekyler. Det finns många olika metoder som oxidativ stress kan vara migasured. Detta manuskript fokuserar på en av de metoder som nämns cell gelelektrofores, även känd som "kometanalys", som medger mätning av DNA-brott. Om alla faktorer som är kända för att orsaka DNA-skada, andra än oxidativ stress hålls konstanta, är mängden av DNA-skada uppmätt genom kometanalysen en bra parameter för oxidativ stress. Principen är enkel och förlitar sig på det faktum att DNA-molekylerna är negativt laddade. En intakt DNA-molekylen har en så stor storlek att den inte migrerar under elektrofores. DNA-brott, men om föreliggande resultat i mindre fragment som rör sig i det elektriska fältet mot anoden. Mindre fragment migrerar snabbare. Eftersom fragmenten har olika storlekar det slutliga resultatet av elektroforesen är inte en distinkt linje utan snarare ett kontinuum med formen av en komet. Systemet tillåter en kvantifiering av den resulterande "komet" och således de DNA-brott i cellen.
Comet assay har utvecklats av svenska forskare Ostling och Johanson 1. DNA är en negativt laddad molekyl. Under elektrofores, mindre, skadade DNA-fragment färdas snabbare mot en positivt laddad anod 2. Ju mindre DNA-fragmenten, till den snabbare deras migrering mot anoden bildar en typisk "komet" med en "huvud", som består av intakt, oskadad DNA och en "svans" bestående av skadade DNA-fragment 3. Skadat DNA kan repareras genom olika mekanismer i kroppen 4, som håller generering av DNA-brott ganska balanserade 5. Om emellertid, är balansen till förmån för DNA-brott, kan pauserna ackumulera och kommer i slutändan att bidra till utvecklingen av en sjukdom.
Vår DNA lider cirka 0.000165% skador vid en given tidpunkt 6. Enkelsträngade DNA-brott hänvisa till en defekt på en av de två strängarna av DNA-dubbelspiralmedan dubbelsträngade DNA-brott uppstår när båda strängarna av DNA-dubbelspiral är skadade. Det finns olika faktorer som kan öka den mängd av DNA-brott vid en viss tidpunkt, såsom åldern på cellen, cigarettrök, olika läkemedel eller oxidativ stress 7-9. Om alla faktorer som leder till förbättrade DNA-brott hålls konstanta, då kvantifieringen av DNA-brott genom kometanalysen är en god indirekt parameter för oxidativ stress.
Metoden för kometanalys används alltmer idag inom medicinen inklusive oftalmologi. En orsak till detta är att oxidativ stress är mer och mer erkänd som en patogen mekanism för olika sjukdomar 8-11 och komet analys är en metod med vilken oxidativ stress indirekt kan kvantifieras.
Svenska forskare Ostling och Johanson var först i sitt område att använda komet analys för att kvantifiera DNA-skador i celler 1. De neutrala betingelser att de två forskarna använt emellertid endast tillät detektion av dubbelsträngade DNA-brott. Singh et al. Anpassades senare analysen för användning under alkaliska betingelser, vilket gav en känslig version som kan bedöma dubbel- och enkelsträngade DNA-brott och upptäcka alkali-labila platser 12. Sedan dess initiala utvecklingen har analysen ändrats på olika åtgärder för att göra den lämplig för att bedöma typer av DNA-skador i olika celltyper 13-15.
Som med alla tekniker är viktigt att betala strikt uppmärksamhet på tekniska detaljer för att få korrekta resultat 16. Baserat på vår erfarenhet, de bästa resultaten uppnås om varje metod steg från lösning förberedelse till kometen kvantifiering-utförs av expertlaboratorie teknicians. Användningen av färsk och korrekt förberedda media, lämpliga pipetteringsteknik, exakta tidpunkten och (som tidigare nämnts i avsnittet resultat) användningen av nylagade leukocyter är avgörande för lys och gelelektrofores för att få korrekta resultat 17.
Alla de enskilda stegen i denna analys är lika viktiga för att få tillförlitliga resultat. 16 I allmänhet bäst resultat uppnås om varje enskild metod steg från lösning förberedelse till komet kvantifiering utförs av expert lab technicians.Important verkar användningen av färska och korrekt förberedda media , lämpliga pipetteringsteknik, exakta tidpunkten och som redan nämnts i resultatavsnittet användning av nylagade leukocyter för lys och gel-elektrofores för att få tillräckliga resultat från analysen 17.
Som gör andra metoder, har kometen analysteknik dess Advanlar och nackdelar. Att vara en känslig metod, är analysen sårbar för faktorer (t.ex. UV-ljus) som kan förstärker DNA-brott och därmed påverka resultatet. Varje faktor som kan öka oxidativ stress, utom det som är forskat, bör undvikas. Stressfaktorer kan öka graden av oxidativ stress, inte bara i leukocyter utan även i alla andra blod medier och lymfocyter. Som tidigare nämnts finns det många olika och mer direkta sätt att mäta oxidativ stress 18,19. Kometen analys är en av många metoder som har vissa fördelar. Dessa inkluderar dess relativa låga kostnad, det lilla antalet celler som krävs (<10.000 celler) och därmed de små prover av blod som krävs per patient, den relativa korta tidsperiod som krävs för att kvantifiera DNA-skador i celler (ca 3 dagar), dess känslighet och dess utbredda tillämplighet att bedöma DNA-skador i olika celltyper. Förr i tiden väljer vi att arbeta med leukocyter eftersom vi hade erfarenhet av dettacelltyp och det var tillämplig för särskild studie planeras. En annan fördel med den kometanalysen är att den kan användas för att detektera olika typer och nivåer av DNA-skador och kan således tillämpas i olika andra områden av studier förutom oxidativ stress såsom DNA-reparationsstudier, tillskott prövningar eller genotoxicitetsstudier.
Oxidativ stress är nu erkänd som att spela en kritisk roll vid patogenesen av flera sjukdomar. Kometen analysmetod, medan ett av många sätt att mäta oxidativ stress 18,19, är relativt enkel, mångsidig och billigt. När behärskar, kan denna metod användas i alla områden inom medicinen, där oxidativ stress spelar roll 8-10,20,21.
The authors have nothing to disclose.
Vi vill tacka FFA Stiftung i Triesen Liechtenstein, för ekonomiskt stöd till vår forskning på oxidativ 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 |