De komeettest is een gelelektroforesemethode die wordt gebruikt om DNA-breuken op celniveau te detecteren. Het is gebaseerd op het principe dat DNA-breuken met een open einde migreren onder elektroforetische omstandigheden, terwijl intact DNA grotendeels statisch blijft. Gebroken DNA migreert omdat breuken resulteren in de ontspanning van supercoiled DNA, waardoor het geleidelijk ruimtelijk verplaatst naar de anode in de elektroforetische kamer, wat resulteert in een komeetachtig uiterlijk dat wordt waargenomen door immunofluorescentie 1,2. De omvang van DNA-schade wordt vervolgens gemeten door de hoeveelheid gebroken DNA te kwantificeren die is gemigreerd ten opzichte van het compacte DNA.
De twee meest gebruikte komeettestmethoden zijn de alkalische komeet (AC) test en de neutrale komeet (NC) test. De AC-test wordt uitgevoerd onder denaturerende omstandigheden met behulp van een oplossing met een hoge alkalische pH, terwijl de NC-test wordt uitgevoerd in een oplossing met een neutrale pH. Zowel NC- als AC-assays kunnen op betrouwbare wijze DNA-breuken detecteren die in de kern optreden. De alkalische versie is echter ook voordelig voor het detecteren van alkali-labiele plaatsen3. Beide formaten van de test vereisen het gebruik van lysisvoorwaarden om ervoor te zorgen dat DNA vrij is van eiwitten voorafgaand aan elektroforese.
Deze test is een eenvoudige methode voor het detecteren van DNA-breuken en biedt verschillende unieke voordelen voor het bepalen van cellulaire DNA-schade. De methode is relatief eenvoudig in te stellen en vereist reagentia die in het laboratorium kunnen worden bereid of bij commerciële leveranciers kunnen worden gekocht. Omdat het een techniek is met een resolutie van één cel, vereist de test zeer weinig uitgangsmateriaal. Met name de NC-test kan breuken met hoge gevoeligheid meten, naar verluidt tussen de 50 en 10.000 breuken per celdetecteren 4. De veelzijdigheid van deze techniek wordt aangetoond door het brede scala aan toepassingen, waaronder ecotoxicologie5, menselijke biomonitoring6 en genotoxiciteitsstudies7. De test kan ook op betrouwbare wijze worden gebruikt in verschillende celtypen en worden aangepast voor high-throughput-assays8 en voor het beoordelen van breuken in specifieke genomische regio's9. Deze test dient dus als een snelle en betrouwbare techniek voor het onderzoeken van breukvorming op het niveau van één cel.
Het proces van DNA-replicatie wordt voortdurend uitgedaagd door verschillende endogene en exogene stressoren10,11. Het vastlopen van replisomen als gevolg van dergelijke laesies kan DNA-breuken veroorzaken en resulteren in verhoogde genoominstabiliteit. DNA-breuken ontstaan ook vaak als replicatietussenproducten om DNA-herstel te vergemakkelijken12. Bovendien induceren verschillende chemotherapeutische middelen replicatieafhankelijke dubbelstrengsbreuken (DSB's), zoals camptothecine (CPT)13,14,15 en PARP-remmers 16,17. Deze test dient dus als een krachtige methodologie om de aard van DNA-laesies te bestuderen, de verwerking van replicatievorken te beoordelen en het therapeutisch potentieel van DNA-beschadigende middelen te onderzoeken. Aanpassingen van de test waarbij nieuw gesynthetiseerd DNA met BrdU wordt gelabeld, zijn nuttig geweest voor het bestuderen van replicatie-geassocieerde stressfenotypes 18,19,20,21. Met name de NC-test is een betrouwbare methode voor het bestuderen van DNA-breukinductie in de context van replicatie, zoals aangetoond in onderzoeken met de karakterisering van vorkeiwitten22,23, analyse van replicatietussenproducten24,25 en onderzoek naar transcriptie-replicatieconflicten bij genoomonderhoud26,27. Hierin schetsen we een NC-testprotocol met als doel DNA-breuken tijdens replicatie in menselijke cellen te kwantificeren. Dit protocol kan gemakkelijk worden geïmplementeerd door onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het beoordelen van replicatiestressgerelateerde schade in een breed scala aan delende menselijke cellen.