使用周囲粒子状物質によって誘発される染色体異常の解析<em>インビトロ</em>システム

Summary

このプロトコルは、周囲の空気の粒子状物質で処理した後、RAW264.7マウスマクロファージにおけるin vitroで染色体異常の定量および特徴付けのための手法について説明します。

Abstract

粒子状物質（PM）への曝露は、核の遺伝物質を含む様々な細胞成分を損傷する恐れがあり、主要な世界的健康問題です。核遺伝的整合性にPMの影響を評価するために、構造的染色体異常は、マウスRAW264.7マクロファージ細胞の分裂中期スプレッドで採点されます。 PMは、大量の全浮遊粒子サンプラと周囲空気から収集されます。捕集された材料は、水溶性、微細な部分を保持するように可溶化し、濾過します。粒子は、核磁気共鳴（NMR）分光法による化学組成を特徴としています。粒子懸濁液の異なる濃度は、未処理対照細胞と一緒に、72時間の総露光時間のRAW264.7マウスマクロファージのインビトロ培養物に添加されます。露光の終了時に、培養は中期で細胞を停止させるコルセミドで処理されます。次いで、細胞を採取し、acetomethanolで固定低張液、Dで処理されていますガラススライド上ropped、最後にギムザ溶液で染色しました。スライドを明視野顕微鏡を用いて1,000倍の倍率で中期スプレッド構造的染色体異常（CAS）内を評価するために調べられます。 50〜100の中期スプレッドは、各処置群について採点します。この技術は、このような染色分型改、染色分型の交換、非中心フラグメント、二動原体とリング染色体、ダブル分、核内倍加、およびPMへの曝露後のin vitroでのロバートソン転座などの構造的染色体異常（CAS）の検出のために適合されています。エピジェネティックな変化に十分に確立された細胞遺伝学的エンドポイントを関連付けるために強力な方法です。

Introduction

主に、心肺疾患および肺癌¹から、粒子状物質（PM）への曝露は、毎年300万人を超える過剰な死亡を引き起こすと推定されています。 PMへの曝露のレベルの増加に伴う肺癌リスクの増加が^2が示されているように、実際に、PMは、国際がん研究機関（グループ1）によってヒトに発癌性として認識されました。興味深いことに、ほとんどすべての癌細胞は、数値および/または構造的染色体異常を保有します。粒状有機炭素は、その組成およびサイズ分布の排出量だけでなく、物理的、化学的変換に依存するバリアント、複雑で、不均一な混合物、です。これは、35-55（サイズのPM 2.5ミクロンと小さい）都市PM _2.5質量％と農村部と大陸背景PM _2.5質量^3、4の60％以上から占めます。水溶性画分は、有機エアロゾル30〜90％を占めます。有機化合物の多数脂肪族炭化水素、多環芳香族炭化水素、ならびにそれらの酸素化及びニトロ化誘導体、脂肪族アルデヒドおよびアルコール、遊離脂肪酸およびその塩、ジ – カルボン酸、多官能性化合物、タンパク質、及びフミン状高分子（HULIS）の使用を含む、同定されています質量分析技術^5-8と結合されたクロマトグラフィー法。これらの化合物は、このように有機炭素の大部分は⁹未知である、粒子状有機炭素未満の10〜20％を表します。

実験的証拠は、細胞毒性、酸化ストレス、および炎症はPM-関連する病理学的状態の発症に関与していることを示唆しています。それが最近示されたが、PMへの暴露はまた、 インビトロ系および ^10-12ヒト被験体の両方の実験において、反復エレメントのDNAメチル化の変化を含む、エピジェネティックな変化の数になります。特に興味深いの効果がありますメジャーとマイナーの衛星 – – の染色体のセントロメアの周りのヘテロクロマチン領域に見出されているサテライトDNA上のPM。それは暴露¹²の後、少なくとも72時間を検出することができるようにこれらの効果は、本質的に永続的であり得ることが示されました。特にセントロメアの周りのDNAメチル化の変化は、衛星DNAのmRNA転写物の蓄積をもたらす細胞分裂の際に染色体の完全性を損なうことと、その後、病理学的状態¹³の様々な開発につながることがあります。

PMによって引き起こされるエピジェネティックな変化の終点としてCAの分析のための細胞遺伝学的アプローチの適用は、このように、非常に重要です。ここでは、マウスマクロファージRAW264.7モデルシステムを使用して、CAのインビトロでの曝露と分析で 、周囲のPM収集と準備のためのアプローチを報告しています。マクロファージは、吸入異物に対する防御の最初の行を含み、したがって、トンその細胞株を確立し、粒子毒物^{11、12、14、15}の中で最も頻繁に使用されるモデルとして役立ちます。

Protocol

1.粒子の収集と準備 高容量全浮遊粒子サンプラのキャリブレーション マスフローコントローラからサンプラーモータを取り外し、安定したAC電源（ 図1）にモーターを接続します。 注：フィルタは、この手順の間に使用されていません。 サンプラーにキャリブレータオリフィスとトップローディングアダプタプレートをマウントします。空?…

Representative Results

細心の注意は、TSPサンプラーの場所だけでなく、収集が行われる年の時間を選択する際に注意すべきです。化学組成並びに粒子のサイズは、実質的に結果に影響を与え得ます。収集した材料は、白色フィルタに対して表示されるはずです。正常マウスの中期スプレッドは40無動原染色体を持つことになります。技術の目標は、対対照処理細胞における染色体異常の割?…

Discussion

細胞遺伝学的研究や数字や、主に中期スプレッド中の染色体の構造の顕微鏡分析は、様々な疾患の予後、リスク評価、および治療のための重要な情報を提供しています。現在では、細胞遺伝学的異常は、癌を含むいくつかの疾患の進行と開発にリンクされていることを十分に確立されています。現在までに、CAは、すべての主要な腫瘍タイプで発見されています。細胞遺伝学的改変¹⁶?…

Materials

Total suspended particulate sampler	Tisch Environmental	TE-5170
Bruker Avance III NMR spectrometer	Bruker	NA
TopSpin 3.5/pl2 software	Bruker	NA
ACD/NMR Processor Academic Edition	ACD/Labs	NA
RAW264.7 murine macrophages	ATCC	ATCC TIB-71
High glucose DMEM GlutaMAX media	ThermoFisher	10569010	Warm in a 37°C waterbath before use
Fetal Bovine Serum	ThermoFisher	16000044	Warm in a 37°C waterbath before use
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)	ThermoFisher	15140163	Warm in a 37°C waterbath before use
Trypsin-EDTA (0.25%)	ThermoFisher	25200056	Warm in a 37°C waterbath before use
PBS, pH 7.4	ThermoFisher	10010049	Warm in a 37°C waterbath before use
KaryoMAX Colcemid Solution in PBS	ThermoFisher	15212012	Warm in a 37°C waterbath before use
KaryoMAX Potassium Chloride Solution	ThermoFisher	10575090	Warm in a 37°C waterbath before use
Methanol (HPLC)	Fisher Scientific	A452N1-19
Acetic Acid, Glacial	Fisher Scientific	BP1185-500
Decon Contrad 70 Liquid Detergent	Fisher Scientific	04-355-1
Wright and Wright-Giemsa Stain Solutions	Fisher Scientific	23-200733
Permount Mounting Medium	Fisher Scientific	SP15-100
Axio Imager 2	Zeiss	NA