The use of comet assay for measurement of DNA integrity in clinical and applied research

Single cell gel electrophoresis or comet assay combined with enzymes of excision repair is a method for measuring DNA strand breaks and oxidative damage. Using this approach we analysed ineffective hematopoiesis in patients with low-risk MDS. Refractory anemia (RA) exhibited a higher DNA instability in bone marrow cells when compared to controls and the extent of DNA fragmentation correlated with cytopenia. No similar relationship was observed in RA with ring sideroblasts (RARS), although the levels of DNA breaks markedly exceeded even the values detected in RA. Both groups of patients also showed high levels of oxidative damage to DNA. However, there was no clear relationship to the levels of serum ferritin, cytopenia or associated inflammation. This suggested that the oxidative DNA damage per se is not responsible for extensive apoptosis in low-risk MDS. In any case, it undoubtedly contributes to genome instability and disease progression. The second part of thesis was aimed to the impact of air pollution and genetic polymorphisms on oxidative damage to DNA, lipids and proteins of city bus drivers and garagemen. Both groups exhibited a higher level of DNA breaks and oxidative damage to proteins than the controls, while an increased level of lipid peroxidation was detected only in bus drivers. The..

The impact of silica encapsulated cobalt zinc ferrite nanoparticles on DNA, lipids and proteins of rat bone marrow mesenchymal stem cells

Nanomateriály jsou v současnosti předmětem intenzivního výzkumu díky jejich možnému využití na poli biomedicíny, optiky a elektroniky. Připravili jsme a testovali nanočástice na bázi feritů s kobaltem a zinkem (Co0.5Zn0.5Fe2O4+γ [CZF-NPs]) obalované amorfní silikou, které by měly sloužit jako kontrastní látka pro sledování transplantovaných buněk v organismu pomocí magnetické rezonance (MRI). Potkaní mesenchymální buňky (rMSC) byly inkubovány 48 h s nízkou, střední nebo vysokou koncentrací (0,05, 0,11 nebo 0,55 mmol) nanočástic nebo se silikou (Si-NPs, 0,11 mmol) sloužící jako negativní kontrola. Internalizace nanočástic byla potvrzena pomocí elektronové transmisní mikroskopie. Biologické účinky byly hodnoceny ihned po expozici a po dalších 72 h v čerstvém médiu bez nanočástic. Pomocí značení annexinem V/PI nebyl odhalen žádný rozdíl v cytotoxicitě (v úmrtnosti buněk, pozn. překl.) mezi jednotlivými skupinami buněk, pouze nejvyšší koncentrace nanočástic snížila přírůstek buněk a zvýšila poškození DNA, které se projevilo jako vyšší počet zlomů a oxidovaných bází. U těchto buněk bylo nalezeno také zvýšení koncentrace 15-F2t-isoprostanu a karbonylových skupin, což svědčilo pro oxidativní poškození u tohoto vzorku. Žádné poškození (makromolekul) nebylo pozorováno u nízké koncentrace nanočástic. I buňky inkubované s touto nejnižší koncentrací nanočástic prokázaly dostatečné relaxační časy v opakovaných MRI experimentech a ICP-MS potvrdila dostatečné množství nanočástic uvnitř buněk. Tyto výsledky podporují možné využití silikou obalovaných CZF-NPs v nízkých netoxických koncentracích jako intracelulární kontrastní látky pro MRI.Nanomaterials are currently the subject of intense research due to their wide variety of potential applications in the biomedical, optical and electronic fields. We prepared and tested cobalt zinc ferrite nanoparticles (Co0.5Zn0.5Fe2O4+γ [CZF-NPs]) encapsulated by amorphous silica in order to find a safe contrast agent and magnetic label for tracking transplanted cells within an organism using magnetic resonance imaging (MRI). Rat mesenchymal stem cells (rMSCs) were labeled for 48 h with a low, medium or high dose of CZF-NPs (0.05; 0.11 or 0.55 mM); silica NPs (Si-NPs; 0.11 mM) served as a positive control. The internalization of NPs into cells was verified by transmission electron microscopy. Biological effects were analyzed at the end of exposure and after an additional 72 h of cell growth without NPs. Compared to untreated cells, Annexin V/Propidium Iodide labeling revealed no significant cytotoxicity for any group of treated cells and only a high dose of CZF-NPs slowed down cell proliferation and induced DNA damage, manifested as a significant increase of DNA-strand breaks and oxidized DNA bases. This was accompanied by high concentrations of 15- F2t-isoprostane and carbonyl groups, demonstrating oxidative injury to lipids and proteins, respectively. No harmful effects were detected in cells exposed to the low dose of CZF-NPs. Nevertheless, the labeled cells still exhibited an adequate relaxation rate for MRI in repeated experiments and ICP-MS confirmed sufficient magnetic label concentrations inside the cells. The results suggest that the silica-coated CZF-NPs, when applied at a non-toxic dose, represent a promising contrast agent for cell labeling