マウス脾臓リンパ球への慢性的なin vivo低線量照射によって誘発される可能性のあるDNA損傷レベルとDNA修復能力の変化を評価するためのプロトコルが、フローサイトメトリーを使用してDNA二本鎖切断のマーカーであるリン酸化ヒストンH2AXを測定することによって提示されます。
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マウス脾臓リンパ球への慢性的なin vivo低線量照射によって誘発される可能性のあるDNA損傷レベルとDNA修復能力の変化を評価するためのプロトコルが、フローサイトメトリーを使用してDNA二本鎖切断のマーカーであるリン酸化ヒストンH2AXを測定することによって提示されます。
低線量放射線被曝は、高い放射線量によって生じる効果の量と質が異なる種々の生物学的効果を生成することができます。適切かつ科学的に正当な方法で、環境職業と公衆衛生の安全性に関連した質問に対処することは頻繁に正確に、放射線や化学物質をイオン化するような低線量の汚染物質の生物学的効果を測定する能力に依存しています。 DNA損傷と修復は、癌などのそれらの潜在的な長期的結果に起因する健康リスクの最も重要な初期の指標です。ここでは、マウス脾臓細胞におけるDNA損傷と修復のγ-及びβ-低線量の放射線に、インビボの曝露の慢性の効果を研究するためのプロトコルについて説明します。 DNA二本鎖切断、γH2AX呼ばれるリン酸化ヒストンH2AXの一般に受け入れられて、マーカーを使用して、我々は、DNA損傷のレベルだけでなく、評価することができる方法を示すだけでなく、変化しますDNA修復能に潜在的に生体内のエクスポージャーにおける低用量によって生成さ。フローサイトメトリーは、多数のサンプル中の免疫蛍光標識されたγH2AXの、高速で正確かつ信頼性の高い測定を可能にします。 DNA二本鎖切断修復DNAの十分な数の修復を誘発するために破壊生成するために2 Gyでの挑戦的な線量に抽出した脾細胞を曝露することによっておよび誘導を測定することによって評価することができる(1時間の照射後)および残留DNA損傷(24時間照射後)。残存DNA損傷は不完全修復と長期ゲノム不安定性と癌のリスクの指標となるであろう。容易にインビボ研究( 例えば 、染色体異常、骨髄網状赤血球における小核頻度、遺伝子発現など) に 、このような測定することができる他のアッセイとエンドポイントと組み合わせることで、このアプローチは、生物学的効果の正確なコンテキストを評価することができの低レベルのストレス要因。
広島·長崎原爆のと(マスメディアによって悪化)まれな原子力発電所事故の画像によって駆動、低または放射線と放射線の国民の恐怖をイオン化、非常に低用量のいずれかの潜在的な有害な影響を超える有意な論争は、非常につながっています厳格な放射線防護規制および潜在的に科学的に正当化されない規格。過去30年では、多くの報告は、有害性の欠如と低線量放射線1-4により誘発される潜在的に有益な生物学的効果の存在の両方を文書化しています。主要な放射線健康リスク因子は、放射線の高または中用量を受けた原爆被爆者の疫学的研究に基づいて推定、癌の確率です。 (そのように線形無閾値またはLNTモデルと呼ばない)、これらのデータの線形外挿は、低用量で癌のリスクを推定するために使用されます。しかし、このアプローチは、世界中の科学的受け入れを受信していません重く5を議論されています。
これは、より多くの研究がこの問題を明確にし、おそらく放射線防護基準を改善するために必要とされることは明らかです。このような研究は、DNA損傷率、DNA修復と突然変異誘発など、そのようなエンドポイント(ヒトへの影響を推定するための最良の) インビボ動物モデルにおける慢性治療(環境および職業暴露の最良の近似)を関与させるべきです。これは、DNAが変異誘発および癌開発6につながる可能性が放射線の影響と不完全または誤修復を損傷するための主要な標的であることが知られています。
DNA二重鎖切断(DSB)は、DNA損傷の最も有害なタイプの一つであり、細胞死および腫瘍形成7につながる可能性があります。これは、確実かつ正確に、低線量放射線及び/又は化学的汚染物質のような他のストレスへの曝露後のDSBのレベルを測定できるようにすることが重要です。最も高感度で特異的なマーカーの一つDNA DSBのγH2AX8と呼ばれる、リン酸化ヒストンH2AXで、まだ他のマーカーおよび方法は、9,10を提案されています。これは、誘導されたDSBの近傍におけるH2AX分子の数千が、抗γH2AX抗体および蛍光顕微鏡11で免疫標識することによって、個々のDSBの検出を可能にするγH2AXの形成に関与していると推定されます。反応は30分〜60をその最大値に達し、非常に迅速です。証拠は、γH2AXは切断の部位への他の修復因子を誘引することによって、壊れたDNA末端を固定し、(12に概説)他の修復タンパク質のためのアクセスを提供するために、クロマチン構造を修飾することによってDNA DSBの修復を促進することが存在します。 DNA DSBの修復が完了すると、γH2AXは、リン酸化脱および/ または分解を受け、新たに合成されたH2AX分子はクロマチン10の影響を受けた地域でγH2AXを交換します。 γH2AXの形成と損失をすることができます監視、したがって、DNA DSB修復速度の正確な推定値を提供します。このアプローチは、放射線感受性13-15と相関することが示されている放射線と速度と残留DSBレベルの高用量を照射し、様々なヒト腫瘍細胞株におけるDSBの修復を研究するために使用されてきました。
我々は、この実験的なアプローチを変更し、DNA DSBレベルの慢性γ-及びβ線照射の低用量の効果を調べると(図1)を修復するために、in vivoでのマウスの研究に適用しました。まず、我々は、飲料水に溶解トリチウム水(HTO)、または有機的に結合したトリチウム(OBT)の形でトリチウム(水素-3)で放出されたいずれかの放射線をβにマウスの長期慢性暴露を実行するための方法を実証します。二つの形式は、蓄積および/または体内の異なる配布、したがって、異なる生物学的効果をもたらすことが期待されます。両方の形態は、原子力産業における潜在的な危険です。この処理それらの相対的な生物学的な有効性の評価のために重要である2つの放射タイプの正しい比較を可能にするための等価線量率でγ線への慢性暴露によって並列されています。ベータ放射線は、γ線照射、高エネルギー光子から、それは非常に異なる作り、電子から構成されています。これにより差に、Β-放射線は、主に内部の健康被害を表し、γ線と比較して異なる生物学的効果を生じることがあります。この合併症は、HTOによって放出されるβ-放射線への暴露の規制に重要な論争をもたらしました。このように、公共のために飲料水中のHTOの規制レベルはヨーロッパで100ベクレル/ Lからオーストラリアの75,000ベクレル/ Lに変化します。これは、γ線の等価線量にHTOの生物学的効果を比較することが重要です。第二に、DNA DSBの速度が検出免疫蛍光標識したγH2AXを用いた慢性露出の完了時に分離された脾臓細胞で測定されますフローサイトメトリーによってエド。これは、in vivoでの暴露によって与えDNA損傷の程度を評価することができます。しかし、このような低レベルの曝露がDNA DSBの任意の検出率を生成しない可能性があることを期待するのは賢明です。代わりに、いくつかの隠れた変更/応答は、DNA損傷を修復する細胞の能力に影響を与えることが期待されてもよいです。これらの変化は、見つかった場合、(有害な効果を生じる)刺激(有益な効果を生成する)または阻害のいずれであってもよいです。提案されたプロトコルは、被害のかなりの量を生成する放射線の高用量で抽出した脾細胞をチャレンジすることにより、このような変化を明らかにすることができます( 例えば 、2 Gyで約50細胞あたりのDNA DSBまたは3生産- 。総γH2AXレベルの5倍の増加を) 。その後、γH2AXの形成および消失は、DSB修復の開始及び終了を反映し、フローサイトメトリーによりモニターされます。このように、基礎およびDNA DSBの治療によって誘導されるレベルではないだけを測定することができるが、また、はるかに高いストレッサーレベルによって誘発されるDNA損傷に応答して修復する細胞の能力に対する潜在的影響。
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すべてのマウス操作や処理手順は、地元の動物管理委員会が議会および/または動物のケアプログラムで記載され、承認ルールに従う必要があります。このプロトコルに記載されている全ての方法は、ローカルの動物管理委員会の承認を得て、動物ケアに関するカナダ評議会のガイドラインに従って実施しました。
注意:放射能を持つすべての作業は(を含む、放射性動物組織、寝具廃棄物の取り扱い、トリチウムの取り扱い、外部γ線照射に限定されない)立法府および/または放射線防護当局が定める規則に準拠する必要がありますし、許可することにより行うことが認定実験室および/または施設内の職員。
1.動物作業
2.犠牲とサンプリング
脾細胞培養物の調製
4.挑戦照射と定着
注意:一般的に、15 - 1日30サンプルは免疫蛍光標識し、単一の実行で、フローサイトメトリーによりアッセイすることができます。治療群間の正確な比較を確保するために、各群からのサンプル(複数可)を含みます。詳細については、16を参照も参照してください。
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図2は、脾臓細胞に期待されるフローサイトメトリーのグラフの例がここに記載された方法を用いて調製を示しています。細胞を、最初に<電子ボリューム·側方散乱>散布図に基づいてゲートされる( 図2Aおよび2D、電子ボリュームは、前方散乱に相当します)。 FL3 /プロピジウムヨウ素ヒストグラム( 図2Bおよび2E)は、通常の細胞周期分布を確認します。 FL1チャネルを使用して計算γH2AX信号を意味することは、未処理の対照( 図2C)と比較して、細胞( 図2F)を照射し、2 Gyの中のDNA DSBで> 2倍の増加を確認します。次に、我々は、免疫蛍光マウスの脾臓細胞におけるフローサイトメトリーによってγH2AXを標識した測定の記載された方法の感度を調べた。 図3Aは、マウスの脾臓細胞でγH2AXレベル、DNA DSBの指標を示しているにex vivo...
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本稿で提示プロトコルは、電離放射線を含む様々な化学的および物理的因子、低レベルの遺伝毒性を調べるin vivo試験で大規模なマウスを実施するのに有用です。私たちのGammaBeam 150照射を装備ユニークな特定病原体を含まない動物施設と30メートル長い照射ホールマウスの数百または数千もの低いまたは非常に低い線量率照射を伴う生涯研究を行うことができます。慢性的な低線量照射のための小さい照射施設は、放射線生物学の研究が日常的に行われており、放射線防護指針/規則が実装されている大学や病院の環境で設定することができます。しかし、規制強化は、通常、トリチウムなどの放射性核種の取扱いが行われ、内部動物照射のために設計の施設に適用されます。まれているが、そのような内部被ばく研究のために、認定試験所は、様々な再内に存在します検索機関ワールドワイド及びそれらの独自の機能は、このプロトコルに記載される研究のために使用することができます。
プロトコルの中で、私たちは正確に実験的な曝露によって生成されるDNA DSB率を評価するために、γH2AXの免疫蛍光標識を使用しています。さらに重...
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著者らは、競合する既知の金銭的利益は存在しないと宣言する。
著者は、私たちの同僚である放射線防護・原子力安全研究所(フランス、パリ)のサンドリーヌ・ロッシュ・ルフェーヴルとエリック・グレゴワールの貢献に感謝したいと思います。この研究は、カナダ原子力研究所(カナダ、オンタリオ州チョークリバー)のカナダ政府科学技術プログラム、CANDUオーナーズグループ(カナダ、オンタリオ州トロント)、カナダ原子力安全委員会、および放射線防護・原子力安全研究所(フランス、パリ)の支援を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| HTO:トリチウム水、[3H] | 原子炉から局所的に取得 | ストック活性 3.7 GBq/mL; Perkin Elmer | |
| OBT: アラニン, L-[3-3H]: 有機結合トリチウム (OBT) | Perkin Elmer | NET348005MC | 1 mCi/ml (185 MBq) |
| OBT: グリシン、[2-3H]: 有機結合トリチウム | Perkin Elmer | NET004005MC | 1 mCi/ml (185 MBq) |
| OBT: プロリン, L-[2,3-3H]: 有機結合トリチウム (OBT) | Perkin Elmer | NET323005MC | 1 mCi/ml (185 MBq) |
| トリチウム水、[3H] (HTO) | Perkin Elmer | NET001B005MC | HTOの代替品 |
| GammaBeam 150照射器 | Atomic Energy of Canada Limited | は、現地で製造された | 別のg放射源で置き換えることができます。 |
| Tween-20 | Sigma Aldrich | P1379-500ML | |
| RPMI | Fisher Scientific | SH3025501 | Hyclone RPMI 1640 with L-Glutamine and HEPES 500mL |
| ウシ胎児血清 | Sigma Aldrich | F1051-100ML | |
| 抗gH2AX抗体、クローン JBW301 | Millipore | 05-636 | |
| Alexa Fluor-488 ヤギ抗マウス抗体 | Life Technologies (旧Invitrogen) | A21121 | |
| ヨウ素プロピジウム | Sigma Aldrich | P4864-10ML | 1 mg/ml |
| エタノール | 市販アルコール | P006-EAAN | 500 ml ボトル 無水エタノール |
| 1.5 ml チューブ | Fisher Scientific | 2682550 | 微量遠心チューブ |
| 15 ml チューブ | Fisher Scientific | 05-539-5 | 滅菌ポリプロピレン遠心チューブ |
| 液体窒素 | リンデ | P110403 | |
| 12 x 75 mmキャップなしガラス管 | フィッシャーサイエンティフィック | K60B1496126 | エンド |
| T25フラスコVWR | CA15708-120 | nunc tisue文化25mlフラスコ(サプライヤー番号156340) | |
| はさみ | ファインサイエンスツール | 14068-12 | グナーはさみ12センチシャープ/シャープ |
| 鉗子、ストレート | ファインサイエンスツール | 11008-13 | セムケン鉗子 13 cm、ストレート |
| 鉗子、湾曲 | ファインサイエンスツール | 11003-12 | ナローパターン鉗子 12 cm、湾曲 |
| 60 mm シャーレ | VWR | CA25382-100 | BD ファルコン組織培養ディッシュ 60 x 15 mm |
| セルストレーナー、70 mm | フィッシャーサイエンティフィック | 08-771-2 | ファルコンセルストレーナー 50/ケース |
| PBSレシピ:1錠を200mlの脱イオン水に溶かし、必要に応じてpHを7.4に調整します。 | Sigma Aldrich | P4417-100TAB | リン酸緩衝生理食塩水錠剤 |
| TBS レシピ: 10x ストック | |||
| 30 g TRIS HCl | Sigma Aldrich | T3253-1KG | Trizma 塩酸塩 |
| 88 g | NaCl Fisher Scientific | S271-500 | 塩化ナトリウム |
| 2 g KCl | Fisher Scientific | P217-500 | 塩化カリウム |
| 1 Lの脱イオン水に溶解し、pHを7.4 |
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