Bewertung von In-vitro- DNA-Schäden mit Comet-Assay
Summary
Die Comet-Assay ist eine effiziente Methode um zu erkennen, dass DNA-Schäden einschließlich Einzel- und Doppelstrang-DNA bricht. Wir beschreiben basische und neutrale Comet Assays zur Messung der DNA-Schäden in den Krebszellen, die therapeutische Wirkung der Chemotherapie zu bewerten.
Abstract
DNA-Schäden ist ein weit verbreitetes Phänomen für jede Zelle während seiner Lebensdauer und ist definiert als eine Veränderung der chemischen Struktur von genomischer DNA. Krebs-Therapien, wie z. B. Strahlen- und Chemotherapie, stellen enorme zusätzliche DNA-Schäden, was zu Zellzyklus Festnahme und Apoptose zu Krebsentwicklung zu begrenzen. Quantitative Bewertung von DNA-Schäden während experimentelle Krebstherapie ist ein wichtiger Schritt um die Wirksamkeit eines genotoxischen Agenten zu rechtfertigen. In dieser Studie konzentrieren wir uns auf eine einzelne Zelle Elektrophorese Assay, auch bekannt als die Comet-Assay, die einzigen quantifizieren kann und Doppel-Strang DNA bricht in Vitro. Die Comet-Assay ist ein DNA-Schäden Quantifizierungsmethode effizient und einfach durchzuführen, und hat geringen Zeitbudget/Ansprüche und hohe Reproduzierbarkeit. Hier heben wir das Dienstprogramm des Comet-Assays für einer präklinischen Studie durch die Auswertung der gentoxischen Wirkung von Olaparib/Temozolomid Kombinationstherapie U251 Gliom Zellen.
Introduction
Die Comet-Assay wurde zuerst von Ostling und Johanson im Jahr 1984 durch den Nachweis, dass die Migration der DNA Fragmente von Kernen in einem neutralen Zustand1entwickelt. Die Technik wurde später von Singh Et Al., zeigen, dass eine alkalische Zustand wesentlich die Spezifität und Reproduzierbarkeit der Assay-2 erhöhtentwickelt. Seitdem die neutrale Comet-Assay ist meist verwendet, um doppelsträngige DNA-Brüchen, zu erkennen, während die alkalischen Comet-Assay empfindlicher für kleinere Mengen von DNA-Schäden ist, darunter Einzel- und Doppelstrang DNA, Alkali labil Websites, DNA-DNA bricht oder Vernetzung der DNA-Protein und DNA-Single-Strangbrüchen verbunden mit unvollständiger Exzision reparieren Websites3,4. Beide Assays ermöglichen die Visualisierung von fragmentierten DNA und bieten eine einfache Möglichkeit, DNA-Schäden quantitativ zu bewerten. Die Comet-Assay gilt als eine empfindliche Methode für in Vitro und in Vivo genetische toxikologischen Studien und ist anwendbar auf verschiedenen Forschungsbereichen wie frühe Arzneimittelkandidat Selektion, Umweltüberwachung, human-Biomonitoring, und grundlegende Forschung auf DNA-Schädigung und Reparatur5.
Das Prinzip des Tests ist, dass unter ein elektrisches Feld, fragmentierte DNA wandert aus dem Nucleoid Körper (auch bekannt als “Komet Kopf”) und bildet einen DNA-Fleck in der Agarosegel (auch bekannt als der “Kometenschweif”). Mit Nukleotid Färbung, kann das Ausmaß der DNA-Schädigung durch Analyse “Kometen” durch diese einzelne Zelle Elektrophorese gebildet quantifiziert werden. Berechnung des Augenblicks Tail kann weiterhelfen, um DNA-Schäden unter verschiedenen experimentellen Gruppen zu vergleichen. Verglichen mit traditionellen Methoden der DNA-Schäden-Erkennung, ist der Comet-Assay direkter, sensibler, kostengünstig und relativ einfach.
Strahlentherapie und Chemotherapie sind gemeinsame Strategien zur Behandlung von Krebs durch die Generierung von Einzelstrang und Doppelstrang DNA Brüche in Chromosomen6. Der aktuelle Fortschritt in der DNA-Reparatur-Inhibitoren ermöglicht eine effektivere genotoxische Wirkung von Kombinations-Chemotherapie und daher potentiell reduziert systemischen Nebenwirkungen wie Anämie, Infektionen und Knochenmark Unterdrückung7, 8. in dieser Studie zeigten wir die Untersuchung von einem Poly (ADP-Ribose) Polymerase (PARP) Inhibitor Olaparib (Ola)9. PARP ist ein reichlich nuklearen Protein und ist verantwortlich für DNA-base Excision Repair durch die Bildung einer Poly (ADP-Ribose) Polymer-10. Temozolomid (TMZ) ist ein Oral verfügbaren Alkylierungsmittel und weithin für Gliom Patientenbehandlung. Durch die Verwendung der Comet-Assay, um DNA-Schäden zu quantifizieren, zeigen wir, dass die Kombination von Olaparib mit Temozolomid zutiefst DNA-Schäden in den Zellen Gliom, erhöht, was darauf, dass Olaparib/Temozolomid Kombinationstherapie ist eine wirksame Strategie zur Gliom, zu behandeln hindeutet, als im Vergleich mit Temozolomid allein11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Comet-Assay ist ein effizientes Werkzeug, einzelne- und Doppel-Strang DNA-Brüchen auf zellulärer Ebene zu messen. Der Test wurde weithin als “golden Standard” in Studien zur Genotoxizität und Biomonitoring13, angefangen von base Läsionen, DNA-Querverbindungen, Arzneimittelentwicklung und Alkali-empfindlichen Stellen angewendet. In der vorliegenden Studie zeigten wir zwei unterschiedliche schrittweise Protokolle für alkalische und neutrale Comet Assays, beziehungsweise. Einzelne Zelle Elek…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde durch das Intramurale Forschungsprogramm des NIH, NCI und CCR unterstützt. Alle Autoren erhielt Intramural Research Grant von NIH, NCI und CCR.
Materials
| Reagents | |||
| 10x PBS(Ca++, Mg++ free) | TEKnova | P0196 | |
| NaCl | Sigma | S5886 | |
| EDTA | TEKnova | E0308 | |
| Trizma base | Sigma | T1503 | |
| NaOH | Sigma | 72068 | |
| Sodium lauryl sarcosinate | Sigma | L7414 | |
| Triton X-100 | Sigma | 93443 | |
| Sodium acetate | Sigma | 32318 | |
| Glacial acetic acid | Sigma | 695092 | |
| Ammonium acetate | Sigma | A1542 | |
| SYBR Green | Invitrogen | S33102 | |
| Low melting point agarose | Invitrogen | 16520 | |
| Agarose | Invitrogen | 16500 | |
| 95% ethanol | WARNER-GRAHAM | #64-17-5 | |
| Trypsin | GIBICO | 25300-054 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Consumables | |||
| Glass tissue slides | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 63422-11 | |
| Kimwipes | KIMberly-Clark | ||
| 1.5 mL Microcentrifuge Tubes | DENVILLE | ||
| Pipette Tips | SHARP | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipments | |||
| Microwave | Avanti | ||
| Waterbath | PRECISION | ||
| Horizontal electrophoresis chamber | TREVIGEN | Cometassay ES II | |
| Power supply | Bio-Rad | ||
| Incubator | Quincy Lab | Model 12-140E | |
| Fluorescent microscope | Zeiss | LSM700 | |
| Micropipettor | Eppendorf |
References
- Ostling, O., Johanson, K. J. Microelectrophoretic study of radiation-induced DNA damages in individual mammalian cells. Biochem Biophys Res Commun. 123 (1), 291-298 (1984).
- Singh, N. P., McCoy, M. T., Tice, R. R., Schneider, E. L. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp Cell Res. 175 (1), 184-191 (1988).
- Tice, R. R., et al. Single cell gel/comet assay: guidelines for in vitro and in vivo genetic toxicology testing. Environ Mol Mutagen. 35 (3), 206-221 (2000).
- Shah, A. J., Lakkad, B. C., Rao, M. V. Genotoxicity in lead treated human lymphocytes evaluated by micronucleus and comet assays. Indian J Exp Biol. 54 (8), 502-508 (2016).
- Azqueta, A., Collins, A. R. The essential comet assay: a comprehensive guide to measuring DNA damage and repair. Arch Toxicol. 87 (6), 949-968 (2013).
- Goldstein, M., Kastan, M. B. The DNA damage response: implications for tumor responses to radiation and chemotherapy. Annu Rev Med. 66, 129-143 (2015).
- Gavande, N. S., et al. DNA repair targeted therapy: The past or future of cancer treatment?. Pharmacol Ther. 160, 65-83 (2016).
- Torgovnick, A., Schumacher, B. DNA repair mechanisms in cancer development and therapy. Front Genet. 6, 157 (2015).
- Weston, V. J., et al. The PARP inhibitor olaparib induces significant killing of ATM-deficient lymphoid tumor cells in vitro and in vivo. Blood. 116 (22), 4578-4587 (2010).
- Brown, J. S., O’Carrigan, B., Jackson, S. P., Yap, T. A. Targeting DNA Repair in Cancer: Beyond PARP Inhibitors. Cancer Discov. 7 (1), 20-37 (2017).
- Lu, Y., et al. Chemosensitivity of IDH1-Mutated Gliomas Due to an Impairment in PARP1-Mediated DNA Repair. Cancer Res. 77 (7), 1709-1718 (2017).
- Konca, K., et al. A cross-platform public domain PC image-analysis program for the comet assay. Mutat Res. 534 (1-2), 15-20 (2003).
- Valverde, M., Rojas, E. Environmental and occupational biomonitoring using the Comet assay. Mutat Res. 681 (1), 93-109 (2009).
- Collins, A. R. The comet assay for DNA damage and repair: principles, applications, and limitations. Mol Biotechnol. 26 (3), 249-261 (2004).
- Karbaschi, M., Cooke, M. S. Novel method for the high-throughput processing of slides for the comet assay. Sci Rep. 4, 7200 (2014).
