nell’analisi del liquido seminale

3.2 Frammentazione del DNA nemaspermico

3.2.4 Comet test

3.2.4.1 Premessa

Il Comet test è un metodo per valutare la sDF nei singoli spermatozoi ed è basato sulla migrazione differenziale dei filamenti di DNA rotti sotto l’influenza di un campo elettrico a seconda della carica e delle dimensioni dei filamenti [188, 189]. Il nome del test è legato all’aspetto “a cometa” osservato al microscopio a fluorescenza dei frammenti di DNA srotolati colorati che si staccano dalla testa dello spermatozoo dopo il movimento elettroforetico.

In questo metodo, gli spermatozoi sono incorporati in una sottile matrice di agaro-sio, dove viene indotta una lisi con detergenti in condizioni di alta salinità.

Questo trattamento rimuove le proteine nucleari, consentendo la generazione di strutture simil-nucleoidi, che in condizioni alcaline consentono al DNA a doppio fi-lamento all’interno dei nucleoidi di srotolarsi. Durante una successiva fase di elet-troforesi, i filamenti rotti del DNA migrano verso l’anodo, generando il caratteristico modello di dispersione che assomiglia a una coda di cometa. Il DNA intatto è la testa della cometa, mentre i filamenti di DNA frammentati costituiscono la coda della co-meta. La fluorescenza relativa di quest’ultimo elemento rispetto alla testa serve come misura del livello di danno al DNA [190].

Il principio del Comet test è una denaturazione alcalina del DNA. Il test esiste in molte varianti; la procedura qui presentata è stata pubblicata da Simon e Carrell, 2013 [190].

Per gli spermatozoi in questo metodo, la cromatina viene prima decondensata, per esempio con DTT, e successivamente denaturata con un tampone alcalino. Nella ver-sione “alcalina” del Comet test con pH 13, il più comunemente usato nel laboratorio di Figura 3.3 Spermatozoi con alone (DNA intatto, frecce) e senza alone (DNA frammentato, punte di freccia)

Per gentile concessione di Elisabetta Baldi.

3. Esame esteso

ne2. Esame di base 4. Esamiavanzati 5. Tecniche di preparazionedegli spermatozoi 6. Crioconservazione degli spermatozoi 7. Assicurazione di qualitàe controllo di qualità 8. Appendici9. Bibliografi

andrologia (per una revisione del pH di altri protocolli che utilizzano diversi pH, vedere Baumgartner et al., 2009 [191]), i siti labili alle sostanze alcaline sono convertiti in rot-ture del DNA. Durante l’elettroforesi, i filamenti di DNA si muovono nel gel lateralmente per formare la coda della cometa. Il DNA senza rotture rimane nella testa della come-ta. Dopo la colorazione, possono essere viste al microscopio strutture simili a comete.

Il conteggio delle comete può essere fatto visivamente [192] o con l’aiuto di diversi software di conteggio [193, 194]. Si dovrebbero conteggiare almeno 50 comete per vetrino duplicato. Sono disponibili anche kit commerciali e software di rilevamento.

3.2.4.2 Procedura

3.2.4.3 Reagenti

Preparare 25 ml di gel a punto di fusione normale (NMP) allo 0,5% (0,250 g di aga-rosio NMP (gel allo 0,5%) in 25 ml di DPBS, p. 228) e 0,5% agaaga-rosio a basso punto di fusione (LMP) in DPBS (0,125 g di agarosio LMP (0,5% gel) a 25 ml di DPBS), fondere per riscaldamento e mettere in bagno termostatico a 45°C e 37°C, rispettivamente.

DPBS.

250 ml di Triton X-100.

Soluzione di lisi Tris-HCl 0,4 M, NaCl 2 M, EDTA 0,05 M e 1% SDS, pH 7,5.

Soluzione DTT.

Soluzione fresca di elettroforesi alcalina (60 ml di NaOH 10 M + 10 ml di EDTA 200 mM portati a un volume di 2.000 ml con acqua purificata).

Tampone di neutralizzazione (vedere Sezione 8.4.1, p. 226).

Colorante per il DNA stechiometrico (per esempio, bromuro di etidio, SYBR Green I o colorazione con argento).

3.2.4.4 Procedura

Adattato da Simon e Carrell, 2013 [190]:

1. Riscaldare i flaconi in un microonde per sciogliere l’agarosio.

2. Mettere il gel NMP nel bagno termostatico a 45°C e il gel LMP nel bagno termo-statico a 37°C.

3. Pipettare con cura 200 µl di gel NMP sul lato smerigliato del vetrino, coprire im-mediatamente con un vetrino coprioggetto e lasciarlo sul banco a temperatura ambiente per permettere all’agarosio di solidificarsi.

4. Regolare la concentrazione di spermatozoi a 6×106 spermatozoi/ml usando DPBS.

5. Sollevare i vetrini coprioggetto molto delicatamente, per evitare di rimuovere lo strato di agarosio.

Nota: il bromuro di etidio è un colorante intercalare mutageno e cance-rogeno. SYBR Green I è un colorante intercalare più sicuro.

3. Esame esteso

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6. Mettere 10 µl del campione di spermatozoi (diluito alla concentrazione di 6×106/ ml usando DPBS) in una provetta Eppendorf da 0,5 ml e aggiungere al campione seminale 75 µl di gel LMP incubato a 37°C.

7. Mescolare accuratamente e pipettare sopra lo strato di gel di agarosio NMP goccia a goccia.

8. Coprire rapidamente con un vetrino coprioggetto e lasciarlo sul banco a tempe-ratura ambiente per permettere all’agarosio di solidificarsi a tempetempe-ratura am-biente per 15 minuti.

9. Togliere la soluzione di lisi dal frigorifero, aggiungere 250 µl di Triton X-100 e 22,5 ml di soluzione stock di lisi e mescolare accuratamente in un portavetrini Coplin.

10. Rimuovere i vetrini coprioggetto dai vetrini e immergere questi ultimi nella solu-zione di lisi per 1 ora a 4°C.

11. Togliere i vetrini dal Coplin, aggiungere 1,25 ml di DTT, capovolgere per garantire la miscelazione, quindi rimettere i vetrini nel Coplin e incubare per 30 minuti a 4°C.

12. Togliere i vetrini dal Coplin, aggiungere 1,25 ml di 4 mM litio diiodosaliciclato (LIS), capovolgere per garantire la miscelazione, poi rimettere i vetrini nel Coplin e incubare per 90 minuti a temperatura ambiente.

13. Rimuovere i vetrini e drenare accuratamente il liquido rimanente mettendoli in verticale su carta bibula contro un supporto.

14. Riempire la vasca orizzontale per l’elettroforesi del gel con una soluzione alcali-na fresca per elettroforesi (60 ml di 10 M NaOH + 10 ml di 200 mM EDTA portati a un volume di 2.000 ml con acqua purificata).

15. Immergere i vetrini nel buffer per 20 minuti e iniziare l’elettroforesi applicando corrente a 25 V (0,714 V/cm) regolata a 300 mA aggiungendo o togliendo (±1-20 ml) il buffer nel serbatoio con una siringa da 20 ml. Eseguire l’elettroforesi per 10 minuti.

16. Dopo l’elettroforesi, far sgocciolare i vetrini su carta bibula come prima, metterli su un vassoio e immergerli per tre volte nel tampone di neutralizzazione per 5 minuti ciascuno.

17. Far sgocciolare accuratamente i vetrini per rimuovere il tampone di neutra-lizzazione, colorare con un colorante stechiometrico per il DNA (per esempio, aggiungere 50 µl di 20 mg/ml EtBr) ciascun vetrino e coprire con un vetrino coprioggetto.

18. Visualizzare i vetrini con un microscopio e analizzare 50 comete per vetrino (Fi-gure 3.4, 3.5).

3.2.4.5 Risultati

Conteggiare le prime 50 comete selezionate a caso in ogni vetrino usando un software appropriato per le comete. Non contare le comete con code sovrapposte.

Le comete senza testa dovrebbero essere considerate come spermatozoi contenen-ti DNA con il 100% di danno.

3. Esame esteso

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3.2.4.6 Interpretazione clinica

Diversi studi hanno riportato soglie diagnostiche di sDF valutate con il Comet test.

Tali limiti differiscono notevolmente l’uno dall’altro e dipendono dalle condizioni esatte in cui viene eseguito il test e dal fenotipo studiato [195-198]. Come per altri test del DNA, ogni laboratorio dovrebbe stabilire il proprio intervallo di riferimento utilizzando controlli appropriati, basati su valori predittivi positivi e negativi, e do-vrebbe chiarire a cosa si riferisce il valore predittivo (per esempio, concepimento, aborto spontaneo o altri fenomeni). Tuttavia, poiché il Comet test implica passaggi metodologici multipli, richiede competenze elevate per l’interpretazione dei risultati e comunque presenta un importante livello di variazione inter-laboratorio, il suo uso potrebbe non essere appropriato per alcuni laboratori.

3.2.4.7 Note tecniche

Per maggiori dettagli, vedere Simon e Carrell, 2013 [190].

Tutte le soluzioni stock devono essere preparate con acqua bidistillata e conser-vate a temperatura ambiente, se non diversamente specificato.

Per mantenerne l’efficacia, il tampone di lisi non dovrebbe essere conservato per più di una settimana. Si raccomanda di preparare il buffer fresco in piccoli volumi in base alle esigenze del momento.

Gli avanzi di agarosio possono essere utilizzati fino a 5-7 giorni prima che la con-centrazione aumenti a causa dell’evaporazione dell’acqua dal gel durante la fusio-ne dell’agarosio fusio-nel microonde.

Se il gel si rompe durante la rimozione del vetrino coprioggetto, l’esperimento può continuare senza influenzare il risultato del test. Tuttavia, i gel rotti sono più suscettibili a scivolare via.

Se il gel di agarosio scivola via durante le fasi successive del protocollo, aumen-tare la concentrazione dell’agarosio NMP da 0,5% a 1%. Non cambiare la concen-trazione del gel LMP.

Per un’adeguata lisi delle membrane nemaspermiche, assicurare la corretta

mi-scelazione del Triton X-100 nel tampone di lisi agitando delicatamente per evitare la formazione di bolle.

Assicurare la corretta miscelazione di DTT e litio diiodosaliciclato (LIS) nel buffer di lisi per evitare falsi negativi.

La sensibilità del test diminuirà se il tampone di elettroforesi non viene mantenuto a pH 13.

Concentrazioni più elevate di EtBr aumenteranno la colorazione di fondo, con con-seguente diminuzione della visibilità del DNA di coda migrato.

3. Esame esteso

ne2. Esame di base 4. Esamiavanzati 5. Tecniche di preparazionedegli spermatozoi 6. Crioconservazione degli spermatozoi 7. Assicurazione di qualitàe controllo di qualità 8. Appendici9. Bibliografi

Il riquadro sinistro (anormale) mostra i risultati del Comet test di un individuo con un’estesa frammentazione del DNA. Gli spermatozoi nel campione anormale mo-strano la colorazione brillante con le piccole macchie verdi (che sono le teste degli spermatozoi); la “coda di cometa” è resa visibile dalla grande colorazione più diffusa che si irradia dalla testa dello spermatozoo. Quando questo viene confrontato con quello di un individuo normale in cui il DNA è strettamente impacchettato nella testa dello spermatozoo, non si vede DNA frammentato, ma solo piccole teste di sperma-tozoo colorate brillanti.

Nel documento Manuale di laboratorio dell OMS per l esame e il trattamento del liquido seminale. Sesta edizione (pagine 111-115)