Multi-parameter dose estimations in radiation biodosimetry using the automated cytokinesis-block micronucleus assay with imaging flow cytometry

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dc.contributor.author

Rodrigues, M. A.

Beaton-Green, L. A.

Kutzner, B. C.

Wilkins, R. C.

dc.date.accessioned

2024-05-03T21:14:12Z

dc.date.available

2024-05-03T21:14:12Z

dc.date.issued

2014-08-25

dc.description - en

The cytokinesis-block micronucleus (CBMN) assay is a proven technique in biological dosimetry for estimating the dose to an individual by measuring the frequency of micronuclei (MN) in binucleated lymphocyte cells (BNCs). The assay has been partially automated using slide-scoring algorithms, but an automated multi-parameter method absent the slide-making procedure would be advantageous to further increase throughput for application in mass casualty events. The development of the ImageStreamX (ISX) imaging flow cytometer has made it possible to adapt the CBMN assay to an automated imaging flow cytometry (FCM) method. The protocol and analysis presented in this work tailors and expands the assay to a multi-parameter biodosimetry tool. Ex vivo irradiated whole blood samples were cultured, processed and analyzed on the ISX and BNCs, MN and mononuclear cells were imaged, identified and enumerated automatically and simultaneously. Details on development of the method, gating strategy and dose response curves generated for the rate of MN per BNC, percentage of mononuclear cells as well as the replication index are presented. Results indicate that adapting the CBMN assay for use in imaging FCM has produced a rapid, robust, multi-parameter analysis method with higher throughput than is currently available with standard microscopy. We conclude that the ISX-CBMN method may be an advantageous tool following a radiological event where triage biodosimetry must be performed on a large number of casualties.

dc.description.abstract - en

The cytokinesis-block micronucleus (CBMN) assay is an established technique in radiation biological dosimetry for estimating the dose to an individual by measuring the frequency of micronuclei (MN) in binucleated lymphocyte cells (BNCs). The assay has been partially automated using slide-scoring algorithms, but an automated multiparameter method without the need of the slide-making procedure would be advantageous to further increase throughput for application in mass casualty events. The development of the ImageStreamX (ISX) imaging flow cytometer has made it possible to adapt the CBMN assay to an automated imaging flow cytometry (FCM) method. The protocol and analysis presented in this work tailor and expand the assay to a multiparameter biodosimetry tool. Ex vivo irradiated whole blood samples were cultured, processed, and analyzed on the ISX and BNCs, MN, and mononuclear cells were imaged, identified, and enumerated automatically and simultaneously. Details on development of the method, gating strategy, and dose response curves generated for the rate of MN per BNC, percentage of mononuclear cells as well as the replication index are presented. Results indicate that adapting the CBMN assay for use in imaging FCM has produced a rapid, robust, multiparameter analysis method with higher throughput than is currently available with standard microscopy. We conclude that the ISX-CBMN method may be an advantageous tool following a radiological event where triage biodosimetry must be performed on a large number of casualties.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Le test du micronoyau par blocage de la cytokinèse (CBMN) est une technique éprouvée en dosimétrie biologique pour estimer la dose reçue par un individu en mesurant la fréquence des micronoyaux (MN) dans les cellules lymphocytaires binucléées (BNC). Le test a été partiellement automatisé à l'aide d'algorithmes de notation des lames, mais une méthode multiparamétrique automatisée sans procédure de création de lames serait avantageuse pour augmenter encore le débit pour une application lors d'événements faisant de nombreuses victimes. Le développement du cytomètre en flux d'imagerie ImageStreamX (ISX) a permis d'adapter le test CBMN à une méthode automatisée de cytométrie en flux d'imagerie (FCM). Le protocole et l’analyse présentés dans ce travail adaptent et étendent le test à un outil de biodosimétrie multiparamétrique. Des échantillons de sang total irradiés ex vivo ont été cultivés, traités et analysés sur l'ISX et les BNC, les cellules MN et mononucléées ont été imagées, identifiées et dénombrées automatiquement et simultanément. Des détails sur le développement de la méthode, la stratégie de déclenchement et les courbes dose-réponse générées pour le taux de MN par BNC, le pourcentage de cellules mononucléées ainsi que l’indice de réplication sont présentés. Les résultats indiquent que l’adaptation du test CBMN pour une utilisation en imagerie FCM a produit une méthode d’analyse multiparamétrique rapide, robuste avec un débit plus élevé que celui actuellement disponible avec la microscopie standard. Nous concluons que la méthode ISX-CBMN peut être un outil avantageux suite à un événement radiologique où la biodosimétrie de triage doit être réalisée sur un grand nombre de blessés.

dc.description.fosrctranslation - fr

Le test du micronoyau par blocage de la cytokinèse (CBMN) est une technique éprouvée en dosimétrie biologique pour estimer la dose reçue par un individu en mesurant la fréquence des micronoyaux (MN) dans les cellules lymphocytaires binucléées (BNC). Le test a été partiellement automatisé à l'aide d'algorithmes de notation des lames, mais une méthode multiparamétrique automatisée sans procédure de création de lames serait avantageuse pour augmenter encore le débit pour une application lors d'événements faisant de nombreuses victimes. Le développement du cytomètre en flux d'imagerie ImageStreamX (ISX) a permis d'adapter le test CBMN à une méthode automatisée de cytométrie en flux d'imagerie (FCM). Le protocole et l’analyse présentés dans ce travail adaptent et étendent le test à un outil de biodosimétrie multiparamétrique. Des échantillons de sang total irradiés ex vivo ont été cultivés, traités et analysés sur l'ISX et les BNC, les cellules MN et mononucléées ont été imagées, identifiées et dénombrées automatiquement et simultanément. Des détails sur le développement de la méthode, la stratégie de déclenchement et les courbes dose-réponse générées pour le taux de MN par BNC, le pourcentage de cellules mononucléées ainsi que l’indice de réplication sont présentés. Les résultats indiquent que l’adaptation du test CBMN pour une utilisation en imagerie FCM a produit une méthode d’analyse multiparamétrique rapide, robuste avec un débit plus élevé que celui actuellement disponible avec la microscopie standard. Nous concluons que la méthode ISX-CBMN peut être un outil avantageux suite à un événement radiologique où la biodosimétrie de triage doit être réalisée sur un grand nombre de blessés.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1002/cyto.a.22511

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2408

dc.language.iso

en

dc.publisher

Wiley

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Multi-parameter dose estimations in radiation biodosimetry using the automated cytokinesis-block micronucleus assay with imaging flow cytometry

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