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Optimierung der Elektrophoresespannung für den HTP ACA
Humane Keratinozyten (HaCaTs; Materialtabelle) wurden mit unterschiedlichen Dosen ultravioletter A-Strahlung (UVA) bestrahlt (5 oder 10 J/cm2; Abbildung 6A), UVB (0,5 oder 1 J/cm2; Abbildung 6B) oder mit 50 μMH2O2(Abbildung 6C) behandelt, um Schäden herbeizuführen. Drei verschiedene Spannungen der Elektrophorese wurden getestet, um die optimale Spannung für die Elektrophorese zu bestimmen. Die Ergebnisse aller drei DNA-schädigenden Behandlungen zeigten, dass, während alle Spannungen lineare Dosis-Reaktionen erzeugten, die empfindlichste Reaktion mit 1,19 V/cm erreicht wurde. HaCaTs zeigten den höchsten DNA-Grundschaden bei 1,19 V/cm während der Elektrophorese im Vergleich zu 1 V/cm und 1,09 V/cm (Abbildung 6A-C). Darüber hinaus wird bei Verwendung von 1,19 V/cm der größte Prozentsatz der Schwanz-DNA nach allen schädlichen Behandlungen gesehen (Abbildung 6)31.
Nachweis von DNA-Schäden im menschlichen Vollblut mit FPG-modifiziertem HTP ACA
Menschliches Windelblut (Table of Materials) wurde mit verschiedenen Dosen von 10 J/cm2 UVA bestrahlt, um Schäden zu induzieren. Vier verschiedene Konzentrationen von Fpg (1, 2, 4 oder 8 U/ml) wurden verwendet, um die optimale Konzentration für die Enzymbehandlung in HTP ACA zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass die optimalen Niveaus der DNA-Schäden mit 4 U/ml Fpg aufgedeckt wurden (Abbildung 7A). Repräsentative Kometenbilder aus UVA-bestrahlten Blutproben (Abbildung 7B).
Nachweis von DNA-ICL in einer repräsentativen Eierstockkrebs-Zelllinie mit dem ICL-modifizierten HTP ACA
Eine Eierstockkrebs-Zelllinie (SKOV-3; Materialtabelle) wurde mit Kombinationen von 200 μM Cisplatin und/oder anschließender Behandlung mit 50 μMH2O2für 30 min auf Eis behandelt. In den nicht exponierten Zellen wurden keine nennenswerten Schäden festgestellt (Abbildung 8A). Die Exposition gegenüberH2O2allein erzeugte ein signifikantes MOTM (Abbildung 8B). Im Gegensatz dazu zeigten die Zellen, in denen ICL induziert wurden, eine verminderte MOTM (Abbildung 8C)28.
Bildung und Reparatur von Cisplatin-induzierter DNA-ICL in einer repräsentativen Eierstockkrebs-Zelllinie
Das ICL-modifizierte HTP ACA wurde verwendet, um den zeitlichen Verlauf für die DNA-ICL-Bildung und -Reparatur zu bestimmen, die durch Cisplatin in einer Eierstockkrebszelllinie induziert wurde (A2780; Materialtabelle). Die Zellen wurden 1 h lang mit 100 μM Cisplatin behandelt und dann in cisplatinfreien Medien (RPMI 1640 Medium, ergänzt mit 10% (v/v) fetalem Rinderserum (FBS)) für einen nachfolgenden Zeitverlauf inkubiert. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurde der ICL-modifizierte HTP-ACA durchgeführt, um die ICL-Werte zu bestimmen (Abbildung 9)28. Vor der Behandlung mit Cisplatin wurden keine ICL nachgewiesen. Nach einer einzigen Behandlung mit 100 μM Cisplatin stiegen die ICL-Spiegel jedoch signifikant an und erreichten ihren Höhepunkt bei 12 h, woraufhin die Spiegel nach 30 h wieder auf Null sanken.
Korrelation zwischen DNA-ICL und DNA-Platinspiegeln
Drei Eierstockkrebszellen wurden mit 100 μM Cisplatin behandelt, um unterschiedliche DNA-ICL-Spiegel zu induzieren, bevor sie mit dem ICL-modifizierten HTP ACA und der induktiv gekoppelten Massenspektrometrie (ICP-MS; siehe Supplementary File für Details) analysiert wurden. Wie in Abbildung 10 gezeigt, wurden in den drei Zelllinien unterschiedliche DNA-ICL-Konzentrationen induziert, zusammen mit unterschiedlichen Pt-Konzentrationen in der DNA. Es wurde eine positive Korrelation (R2 = 0,9235) zwischen DNA-ICL-Spiegeln und Platinkonzentrationen beobachtet, was auf den Zusammenhang zwischen DNA-Platinspiegeln und der entsprechenden ICL28 hinweist.
Reparatur der Basenexzision in Mykoplasmen-infizierten und nicht infizierten BE-M17-Zellen
Mykoplasmen-infizierte und nicht infizierte BE-M17-Zellen wurden mit 50 μMH2O2 für 30 min behandelt und mit vollständigem Medium (Dulbeccos modifiziertes Eagle-Medium, ergänzt mit 10% (v/v) FBS) für verschiedene Zeiträume (0 min, 30 min, 1 h, 2 h, 6 h, 24 h oder 30 h) inkubiert, während der die Zellen repariert werden konnten. Zu jedem Zeitpunkt wurden die Zellen gesammelt und bei -80 °C in einem 10% DMSO-haltigen Medium eingefroren, bevor der hOGG1-modifizierte HTP-ACA durchgeführt wurde (Schritt 6). Nach 30 Minuten waren die SB/ALS-Spiegel in den nicht infizierten Zellen auf 21% TD (prozentuale Schwanz-DNA) gesunken, während die infizierten Zellen 49% TD zeigten (Abbildung 11A). Nach ~15 h waren die SB/ALS-Spiegel sowohl in infizierten als auch in nicht infizierten Zellen wieder auf den Ausgangswert zurückgekehrt. Bei den oxidierten Purinen zeigte das nicht infizierte BE-M17 zunächst einen leichten Anstieg der Schädigung, bevor es innerhalb von 30 h zum Ausgangswert zurückkehrte (Abbildung 11B). Im Gegensatz dazu zeigten die infizierten Zellen einen anhaltenden, signifikanten Anstieg der oxidierten Purine, die erhöht blieben und auch nach 30 h nicht auf das Ausgangsniveau zurückkehrten (Abbildung 11B)23.

Abbildung 1: Überblick über das konventionelle alkalische Kometen-Assay-Verfahren . (i) Eine einzellige Suspension aus kultivierten Zellen oder eine Vollblutprobe wird mit 0,6% (w/v) LMP-Agarose gemischt. (ii) Das Zell-Agarose-Gemisch wird auf vorbeschichtete Objektträger aufgetragen und mit Deckglas bedeckt, bis es erstarrt ist. (iii) Die Zellen werden über Nacht mit einem Lysepuffer mit hohem pH-Wert lysiert und bilden Nukleoidkörper, bevor (iv) mitddH2Ogewaschen wird. (v) Die zelluläre DNA wird im Elektrophoresepuffer mit hohem pH-Wert abgewickelt. Das Vorhandensein von Strangbrüchen ermöglicht es der DNA, sich zu entspannen und zu entspannen, und unter Elektrophorese wird die DNA aus dem Nukleoidkörper gezogen und bildet einen Schwanz. Die Objektträger werden dann (vi) abgetropft, getrocknet, (vii) neutralisiert und (viii) mitddH2Ogewaschen, bevor (ix) über Nacht getrocknet wird. Objektträger werden dann (x) mit ddH2O rehydriert, (xi) gefärbt, (xii) gewaschen und schließlich (xiii) bewertet und analysiert, typischerweise mit Fluoreszenzmikroskopie und Bildanalysesoftware. Diese Abbildung ist aus einer früheren Veröffentlichungwiedergegeben 20. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 2: Die Materialien des Hochdurchsatz-Kometenelektrophoresesystems. HTP-Elektrophoresetank, HTP-Racks und das Geschirr für Lyse, Waschen, Neutralisieren und Färben werden gezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 3: Repräsentative Bilder eines Kometen-Assay-Objektträgers und eines HTP-Racks (Mikroskopträger). (A) Zur korrekten Orientierung wird die vorbeschichtete Fläche des Objektträgers durch einen schwarzen Punkt in der rechten Ecke eines Objektträgers erkannt. (B) Das Bild des HTP-Racks zeigt, wie die Objektträger in einer engen vertikalen Ausrichtung gehalten werden, mit Laschen auf dem Träger, um seine Ausrichtung innerhalb des Elektrophoresetanks zu fixieren. Jeder Träger kann bis zu 25 Dias aufnehmen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 4: Darstellung der Kühlplatte mit Probenobjektträgern und Gefrierpackungen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 5: Screenshot der repräsentativen Kometen, die während des Scorings aufgenommen wurden. HaCaTs (A) ohne Behandlung und (B) behandelt mit 1 J/cm2 UVB vor der Durchführung von HTP ACA. Die meisten Softwarepakete können eine Vielzahl von Kometenendpunkten berechnen, aber die gebräuchlichsten sind die % Schweif-DNA (bevorzugt) oder das Schweifmoment basierend auf diesen Bildern (blau: Beginn des Kopfes, grün: Mitte des Kopfes und lila: Ende des Schweifs). Der Maßstabsbalken beträgt 10 μm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 6: Repräsentative Grafiken, die den Effekt der Elektrophoresespannung auf die prozentuale Schwanz-DNA veranschaulichen, bestimmt mit dem HTP ACA. Die Zellen wurden vor dem HTP ACA bei (A) 5 oder 10 J/cm2 UVA, (B) 0,5 oder 1,0 J/cm2 UVB oder (C) 50 μMH2O2exponiert, wobei die Elektrophoresespannung entweder bei 1, 1,09 oder 1,19 V/cm lag. Die Daten stellen den Mittelwert von 200 Bestimmungen aus n = 2 doppelten Experimentendar 31. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 7: Repräsentative Grafik und Kometenbilder von menschlichem Blut, analysiert mit dem FPG-modifizierten HTP ACA. Menschliche Blutproben wurden vor dem Lyseschritt mit 10 J/cm2 UVA oder scheinbestrahlt ("ctrl") auf Eis bestrahlt. Für die Enzymbehandlung vor der Elektrophorese wurden unterschiedliche Konzentrationen von Fpg (1, 2, 4 oder 8 U/ml) verwendet. (A) Die Daten stellen den Mittelwert ± REM von 300 Bestimmungen aus n=3 Experimenten dar. (B) Repräsentative Bilder von Kometen für jede Konzentration von Fpg in 10 J/cm2 UVA-bestrahlten Blutproben. Der Maßstabsbalken beträgt 10 μm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 8: Repräsentative Kometenbilder zum Nachweis von ICL nach Cisplatin-Behandlung. (A) Kontrollzellen ohne jegliche Behandlung, (B) Zellen, die nur mit H2O2 (50 μM) behandelt wurden, (C) Zellen, die mitH2O2(50 μM) und Cisplatin (200 μM) behandelt wurden, wobei der Schweif aufgrund des Vorhandenseins von ICL28 kürzer als in (B) dargestellt wird. Der Maßstabsbalken beträgt 10 μm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 9: Demonstration der Kinetik der Cisplatin-induzierten ICL-Bildung und -Reparatur. A2780-Zellen wurden mit 100 μM Cisplatin im Kulturmedium für 1 h behandelt. Das Cisplatin-haltige Medium wurde dann entfernt, und die Zellen wurden für verschiedene Zeitpunkte kultiviert, bevor sie durch ICL-modifiziertes HTP ACA analysiert wurden. Die Daten stellen den Mittelwert ± REM aus n = 3 Experimentendar 28. P < 0,0001. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 10: Korrelation zwischen DNA-ICL und Platinkonzentration. DNA-ICL wurden durch den ICL-modifizierten HTP ACA bestimmt und Platinspiegel wurden mittels ICP-MS (mit Single Quad-Kinetic Energy Discrimination, SQ-KED) in drei Eierstockkrebszelllinien gemessen. R2 = 0,9235. Siehe Supplementary File for ICP-MS methodology to quantifying platinum levels in DNA28. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 11: Eine repräsentative Grafik, die DNA-Schäden und -Reparaturen, bestimmt durch den hOGG1-modifizierten Kometen-Assay, in Mykoplasmen-infizierten versus nicht infizierten BE-M17-Zellen veranschaulicht. Nach der Behandlung mit 50 μMH2O2für 30 min konnten sich die Zellen für unterschiedliche Zeiträume (0, 30 min, 1 h, 2 h, 6 h, 24 h oder 30 h) reparieren. Der hOGG1-modifizierte HTP ACA wurde verwendet, um (A) SB/ALS und (B) oxidierte Purine in infizierten (rote Datenpunkte) und nicht infizierten (schwarze Datenpunkte) BE-M17-Zellen zu messen. Die Daten stellen den Mittelwert von 200 Bestimmungen aus n = 2 doppelten Experimenten dar. Diese Abbildung ist mit Genehmigung einer früheren Veröffentlichungwiedergegeben 23. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
| Reagenz | Standardlösung | Funktionierende Lösung |
| Lyse-Puffer | 100 mM Na 2 EDTA, 2,5 M NaCl und 10 mM Tris Base in ddH2O; pH-Wert auf 10 mit 10 M NaOH einstellen | 1% Triton X-100 in Lyse-Stammlösung |
| Elektrophorese-Puffer | 10 M NaOH und 200 mM Na2EDTAinddH2O | 300 mM NaOH und 1 mM Na2EDTA; pH-Wert > 13 |
| Neutralisationspuffer | 0,4 m Tris-Basis in ddH2O; pH-Wert mit HCl auf 7,5 einstellen | |
| Färbepuffer | 1 mg/ml Propidiumiodid | 2,5 μg/ml Propidiumiodid inddH2O |
Tabelle 1: Zusammensetzung der in HTP ACA verwendeten Reagenzien. Die Stamm- und Arbeitskonzentrationen von Lyse, Elektrophorese, Neutralisation und Färbepuffern sind dargestellt.
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