本方案描述了一种利用ELISA技术对MCF-7细胞中DNA氧化损伤进行定量检测的有效方法。
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本方案描述了一种利用ELISA技术对MCF-7细胞中DNA氧化损伤进行定量检测的有效方法。
8-氧代-7,8-二氢-2'-脱氧鸟苷(8-oxo-dG)碱基是常见的DNA氧化损伤中最主要的形式。DNA损伤显著影响基因表达,并在促进神经退行性疾病、癌症和衰老过程中起关键作用。因此,对8-oxo-dG进行精确定量在DNA损伤检测方法的研究中具有重要的临床意义。然而,目前现有的8-oxo-dG检测方法在便捷性、快速性、经济性和灵敏度方面仍存在挑战。本研究采用夹心酶联免疫吸附测定法(ELISA),一种高效且快速的比色方法,检测经不同浓度过氧化氢(H₂O₂)刺激的MCF-7细胞样品中8-oxo-dG含量的变化2O2)。我们测定了H的浓度2O2 通过检测其IC值,诱导MCF-7细胞的氧化损伤50 MCF-7 细胞中的数值。随后,我们用 0、0.25 和 0.75 mM H 处理 MCF-7 细胞2O2 孵育12小时后,从细胞中提取8-oxo-dG。最后,对样品进行ELISA检测。经过一系列步骤,包括包板、洗涤、孵育、显色、终止反应和数据采集,我们成功检测到H诱导的MCF-7细胞中8-oxo-dG含量的变化2O2通过这些努力,我们旨在建立一种评估细胞样本中DNA氧化损伤程度的方法,从而推动更快速、便捷的DNA损伤检测技术的发展。该研究将为探索DNA氧化损伤与多个领域之间的关联分析作出有意义的贡献,包括疾病临床研究以及有毒物质检测。
DNA 氧化损伤是活性氧(ROS)的生成与细胞抗氧化防御系统之间失衡的结果1。其主要涉及 DNA 嘌呤和嘧啶碱基的氧化2,3。DNA 碱基的这种氧化修饰不仅破坏基因组的完整性,还与多种病理问题相关,包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病4,5。DNA 中的鸟嘌呤碱基具有最低的还原电位,最易发生氧化6。因此,8-氧代-7,8-二氢-2'-脱氧鸟苷(8-oxo-dG)是评估 DNA 氧化损伤程度的主要标志物7,8。准确量化 8-oxo-dG 已成为研究疾病发生、发展以及评估多因素氧化负荷的关键问题9。
检测8-oxo-dG的传统方法,如高效液相色谱-电化学检测法(HPLC-ECD)、质谱法及相关联用技术,具有高灵敏度和高特异性10,11,12。然而,这些技术通常操作复杂且成本较高,限制了其在高通量样本分析中的广泛应用和实用性。随着科学技术的不断进步,多种新型、高效且准确的方法相继出现。这些新技术的应用使我们能够更精确地定量8-oxo-dG水平,为深入研究氧化应激与疾病之间的关联提供了更强大的工具。例如,研究人员已将纳米孔技术应用于DNA的定量检测与测序13,利用单步点击化学测序策略识别DNA损伤类型14,开发高通量测序方法,并通过结合生物素-链霉亲和素与ELISA构建基于8-oxoG的生物传感器15。其中,ELISA因其在特异性、高通量筛选和成本方面的公认优势,成为检测8-oxo-dG的理想方案之一。因此,开发一种高通量、高灵敏度、便捷且快速的8-oxo-dG检测方法至关重要。
酶联免疫吸附测定(ELISA)技术于1971年建立16,在过去50年中迅速发展,现已成为生物学和医学领域最常用的检测方法之一17,18,19。ELISA技术具有高灵敏度和高特异性,反应时间短,操作简便,因此被广泛认可为大规模样本检测和高通量分析的首选方法20。因此,ELISA已被广泛用于对细胞内化合物、蛋白质、抗体或分子进行定量或半定量分析21,22,23。例如,该技术已被应用于多种疾病相关生物标志物、药物残留及生物分子的检测24。根据实验设计和原理的不同,ELISA可分为四种主要类型25,包括直接ELISA、间接ELISA、夹心ELISA和竞争ELISA26,27。其中,本文研究所采用的是夹心ELISA,该方法利用两种特异性抗体,一种用于捕获目标分子,另一种用于检测。夹心ELISA的实验原理如下:首先,将一种特异性抗体固定在微孔板的孔中,以捕获目标分析物;加入标准品或待测样本后,目标分析物与固相抗体结合;随后加入识别抗原上另一表位的标记抗体,形成“夹心”结构;洗去未结合的抗体后,加入底物;在二抗的催化作用下发生显色反应,显色强度与样本中目标分析物的浓度呈正相关;最后通过测定光密度(OD)值来确定样本浓度。夹心ELISA具有对目标样本更高的灵敏度和特异性,适用于检测低浓度目标分析物及复杂样本28。此外,所得结果可进行定量分析,便于后续研究。这些优势使夹心ELISA成为科学研究和临床实验室中常用的检测方法29。
本研究旨在定量检测MCF-7细胞中的8-oxo-dG,以确定细胞内DNA氧化损伤的程度。本研究主要包括两个部分:构建MCF-7细胞DNA氧化损伤模型,以及采用ELISA法检测8-oxo-dG。首先,培养MCF-7细胞 体外 并用不同浓度的 H 处理2O2 不同时间。采用CCK-8法检测细胞活力,以确定半数抑制浓度(IC50H 的)2O2 在 MCF-7 细胞中。根据 IC50 值,一个适当的 H2O2 选择适当的处理时间和诱导浓度。为提取经氧化损伤的MCF-7细胞样本,收集细胞样本及上清液,并加入预先包被有8-oxo-dG抗体的酶标板孔中。样本中的8-oxo-dG将与固相载体上结合的抗体发生特异性结合。随后加入辣根过氧化物酶标记的8-oxo-dG抗体,反应体系在恒温条件下孵育,以确保样本与抗体充分结合。通过洗涤去除未结合的酶,然后加入显色底物,反应液呈现蓝色。在酸性条件下,溶液变为黄色。最后在450 nm波长下测定各反应孔样本的吸光度(OD值),样本中8-oxo-dG的浓度与OD值成正比。通过绘制标准曲线,可计算出样本中8-oxo-dG的浓度。
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1. 在 MCF-7 细胞中构建 H2O2 诱导的 DNA 氧化损伤模型
2. 细胞样品的制备和ELISA试剂的准备
3. ELISA 实验
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如图3所示,X轴表示施加于MCF-7细胞的H2O2浓度,Y轴表示细胞活力。以0.75 mM浓度处理12小时后,MCF-7细胞的活力降至67%。随着浓度增加,MCF-7细胞活力显著下降,尤其在1.5 mM浓度时,细胞活力降至3%以下(表1)。实验结果表明,MCF-7细胞的IC50为0.7655 mM。
在本系列实验中,我们采用了一种改进的ELISA技术来定量检测8-oxo-dG水平。通过数据分析,得到标准曲线的回归方程为:
Y = 23.66 × X + 0.07038。
如图4A所示,标准曲线表现出良好的线性关系(R²=0.978);图4B显示,样品中测得的8-oxo-dG浓度与其添加量之间具有高...
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ELISA 方法的开发对于现有及新型 DNA 损伤检测技术具有重要意义。与传统的高效液相色谱法(HPLC)和质谱技术相比,该方法不仅操作简便,而且具有高灵敏度,能够满足高通量筛选的需求30。这使得在大规模疾病筛查研究中对 8-oxo-dG 进行监测成为可能,有助于深入理解该生物标志物与多种疾病之间的关联。
在实验过程中,若干关键步骤对于确保结果的可靠性和可重复性至关重要。首先,实验准确评估了MCF-7细胞对H2O2的敏感性,在12小时时的IC50值为0.7655 mM,反映了MCF-7细胞的耐受水平。该结果对于理解MCF-7细胞的抗氧化防御机制及其在氧化应激条件下的存活具有重要的科学意义,同时为未来抗氧化药物的筛选或相关治疗机制的研究提供了重要的参考指标31。此外,8-oxo-dG抗体的选择与配对对于ELISA检测至关重要,直接影响ELISA检测系统的特异性和灵敏度。同时,优化信号放大策略和样品处理步骤也是影响检测准确性的...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作得到了江苏省高校科学技术创新团队(2021)、江苏省高等职业院校工程技术研究中心项目(2023)、苏州市民生科技项目重点技术项目(SKY2021029)、江苏省临床资源生物样本库开放项目(TC2021B009)、苏州大学放射医学与防护国家重点实验室项目(GZK12023013)、苏州卫生职业技术学院项目(SZWZYTD202201)以及中国江苏省“青蓝工程”(2021,2022)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.25% 胰蛋白酶-EDTA(1x) | Gibco | 25200-072 | |
| Cell Counting Kit-8 | Dojindo | CK04 | |
| 细胞计数板 | QiuJing | XB-K-25 | |
| CO2 培养箱 | Thermo | 51032872 | |
| DMEM 基础培养基(1X) | Gibco | C11995500BT | |
| FBS | PAN | ST30-3302 | |
| GraphPad Prism X9 | GraphPad Software | 统计分析软件 | |
| 高速离心机 | Thermo | 9AQ2861 | |
| 人8-oxo-dG ELISA试剂盒 | Zcibio | ZC-55410 | |
| L-1000XLS+ 移液器 | Rainin | 17014382 | |
| L-20XLS+ 移液器 | Rainin | 17014392 | |
| 液氮罐 | Mvecryoge | YDS-175-216 | |
| MCF-7 细胞 | BNCC | BNCC100137 | |
| Multiskan FC 微孔板分光光度计 | Thermo | 1410101 | |
| PBS | Solarbio | P1020 | |
| 青霉素-链霉素溶液,100X | Beyotime | C0222 | |
| 三目活细胞显微镜 | Motic | 1.1001E+12 | |
| 超低温冰箱 | Haire | V118574 |
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