实验方法

放线菌素D诱导HL-60细胞凋亡的观察实验

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本实验目的是掌握基因组DNA 提取方法,掌握凋亡细胞DNA 琼脂糖凝胶电泳的原理、过程和染色方法,熟悉DNA 经琼脂糖凝胶电泳后的带形,了解凋亡细胞的形态及生化特征,熟悉Hoechst33258 及Giemsa 染色方法以及熟悉荧光显微镜下凋亡细胞的形态变化。内容来源:中国医科大学实验指导手册。

凝胶电泳法

实验原理

放线菌素D(actinomycin D)是抗肿瘤类抗生素,其主要作用是通过与DNA 结合,阻断依赖DNA 的mRNA 的合成,从而阻碍蛋白质合成,抑制瘤细胞分裂,引起细胞凋亡。细胞凋亡时,其核染色质的DNA 出现缺口甚至断裂,致使染色质凝聚、边缘化甚至呈现DNA 碎片。利用与DNA 结合的荧光染料染色后,在荧光显微镜下即可观察到上述变化。Hoechst33258 为与A-T 结合的特异性DNA 染料,对活细胞和固定细胞均能染色。

实验材料

HL-60 细胞

实验步骤

一、细胞基因组DNA 提取
 
1.  药物处理:取处于对数生长期的HL-60 细胞(5×105 个/ml)加入放线菌素D 至终浓度5 ug/ml,37 ℃孵育20 小时。
 
2.  收集细胞:4 ℃,1500×g,离心5min,弃上清。
 
3.  清洗细胞:加入600 ulPBS 重悬细胞,1500×g,离心5 min,弃上清。
 
4.  加入600 ul Nuclei lysis solution,来回吸打数次。
 
5.  加入3 ul RNAase solution,颠倒离心管5 次,混合样品。
 
6.  37 ℃,水浴30 min,室温静置5 min。
 
7.  加入200 ul protein precipitation solution,涡振20 sec,置冰中5 min。
 
8.  4 ℃,13000×g 离心5min。小心吸上清于另一离心管中。
 
9.  向上清液中加入600 ul 异丙醇,颠倒混合。4 ℃,13000×g,离心5 min。弃上清,收集沉淀DNA。
 
10.  加入600 ul 70%乙醇,颠倒数次,清洗DNA。4 ℃,13000×g,离心2 min。小心弃上清,室温干燥沉淀10-15 min。
 
11.  加入10 ul DNA rehydration solution,65 ℃,水浴30-60 min,并定期轻柔振荡离心管使沉淀溶解。
 
12.  溶解液(即DNA 提取样品)4 ℃保存备用。

二、琼脂糖凝胶电泳检测细胞凋亡
 
1.  灌制琼脂糖凝胶
 
(1)备好注胶槽,插上梳子。称1 g 琼脂糖,加100 ml TAE,微波炉加热溶解。
 
(2)向胶槽中注入温热的1%琼脂糖胶,胶层厚度约3-5 mm。
 
(3)室温静置30-45 min,使琼脂糖胶完全凝结。小心拔出梳子,将凝胶放入电泳槽,使梳孔端靠近阴极(黑色)。
 
(4)向电泳槽中加入TAE,让液面刚好没过凝胶约1 mm。

2.  加样,电泳
 
(1)在蜡膜上分别加3滴6×loading buffer,每滴2 ul。
 
(2)从4 ℃冰箱中取出制备好的未经放线菌素D 和经放线菌素D 处理的DNA 样品各10 ul,加入到loading buffer 中。在余下的一滴loading buffer 中加5 ul DNA marker 和5ul 灭菌去离子水,反复吸打,充分混合。
 
(3)用加样器分别把上述样品缓慢加至琼脂糖凝胶的加样孔中。
 
(4)盖上电泳槽盖,接好电极插头,打开电源,电压调至100-110 V,电泳45-60 min。
 
(5)将电压调至零,关电源,拔出电极插头,打开电泳槽盖。
 
3.  染色观察
 
(1)取出凝胶,放入含有EB(0.5 ug/ml)的溶液中,室温浸染20 min。
 
(2)于暗室中,在紫外灯下进行观察。
 
(3)染色结果:经放线菌素D 处理的细胞在琼脂糖凝胶电泳上呈现阶梯状DNA 区带图谱(DNA ladder),这是细胞凋亡的重要生化特征。而未经处理的细胞则没有DNA 凋亡所特有的梯形条带。DNA 断裂情况可与对照比较,断裂程度用DNAmarker 所显条带度量。

三、凋亡细胞普通光镜下形态观察――Giemsa 染色法
 
1.  收集凋亡细胞悬液于1.5 ml 离心管中,4 ℃,500 rpm,离心5 min。
 
2.  弃上清,将细胞重悬于PBS 液中,制成细胞悬液。
 
3.  取100 ml 细胞悬液,涂于载玻片上,晾干。
 
4.  用甲醇固定1 min,充分晾干。
 
5.  滴加Giemsa 染液(工作液浓度),室温染色5 min。
 
6.  用流水轻轻洗去染液,室温晾干。
 
7.  用二甲苯浸泡3 min,去除杂质,待载片透明后,以树脂封片。
 
8.  普通纤维镜下观察。
 
9.  结果观察:Giemsa 染色的标本,细胞核红紫色,细胞质蓝色,凋亡细胞的核染色质固缩边集,染色较深或核破裂;细胞膜皱褶、卷曲,或出泡芽生,形成凋亡小体。

四、凋亡细胞的荧光显微镜下形态观察
 
1.  培养细胞,诱导凋亡(在超净台进行)。
 
2.  收集细胞:1000 g/min 离心5 min,其上清。
 
3.  PBS(37 ℃)漂洗悬浮细胞。
 
4.  固定液(4 ℃)固定5 min,500~1000 g/min 离心5 min,弃上清。
 
5.  蒸馏水洗,500~1000 g/min 离心5 min,弃上清。
 
6.  调整细胞数至0.5~0.2×106/ml。
 
7.  取100 μl 细胞悬液,加入1 μl Hoechst 33258 染液,染色10 min。
 
8.  将10 μl 染色的悬浮细胞涂于载玻片,加盖玻片。
 
9.  放于荧光显微镜下观察。选用UV 激发滤片和400-500 nm 阻断滤片。
 
10.  结果观察:细胞核呈蓝色。凋亡细胞的核染色质凝聚且边缘化,或玻
珠化,并可呈现DNA 荧光碎片。

注意事项

1.  对大片段DNA 不能振荡,应轻轻反复翻动离心管,以免机械剪切力损伤DNA 链。
 
2.  收集沉淀DNA(特别是凋亡细胞的DNA)时需格外小心;
 
3.  样品加入样孔的位置应该合适;
 
4.  溴化乙锭为较强的致突变剂,应带乳胶手套操作;
 
5.  紫外光能损伤眼睛,不要直视光源;
 
6.  污染物须放入专用容器内,妥善处理。
 
7.  Hoechst33258 染液应4 ℃避光保存。

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