Method Article
בפרוטוקול זה אנו מציגים שיטה למדידת Caenorhabditis elegans תוחלת החיים בשנת 96 צלחות microtiter היטב.
תוחלת החיים היא תהליך ביולוגי מוסדר על ידי מספר מסלולים גנטיים. אסטרטגיה אחת כדי לחקור את הביולוגיה של ההזדקנות היא ללמוד חיות הנמל מוטציות מרכיבי גיל הרגולציה המסלולים. אם מוטציות אלו לטרוד את הפונקציה של המסלול לגיל הרגולציה, ולכן לשנות את תוחלת החיים של האורגניזם כולו, הם מספקים תובנות מכניסטית חשוב 1-3.
אסטרטגיה נוספת לחקור את הרגולציה של תוחלת החיים היא להשתמש מולקולות קטנות להפריע גיל הרגולציה המסלולים. נכון להיום, מספר מולקולות ידועים להאריך את תוחלת החיים ביצורים שונים מודל משמשים ככלים ללמוד את הביולוגיה של ההזדקנות 4-16. מספר מולקולות מזוהה עד כה הוא קטן לעומת "הכלים" הגנטי הזמין מחקר על הביולוגיה של ההזדקנות.
Caenorhabditis elegans היא אחד הדגמים העיקרון המשמש במחקר ההזדקנות בגלל גנטיקה מעולה שלה אורך חיים קצר של שלושה שבועות. לאחרונה, C.elegans התפתחה כאורגניזם מודל מבוסס פנוטיפ מסכי סמים 5,7,16-20 בגלל גודלו הקטן ואת יכולתה לצמוח הצלחות microtiter.
כאן אנו מציגים assay למדוד C.elegans תוחלת החיים ב 96 צלחות microtiter היטב. Assay פותחה בהצלחה למסך ספריות גדולות של מולקולות להאריך את תוחלת החיים C.elegans 7. האמינות של assay הוערך בדיקות מרובות: ראשית, על ידי מדידת תוחלת החיים של חיות הבר סוג גדל בטמפרטורות שונות; השני, על ידי מדידת תוחלת החיים של מוטנטים עם תוחלת החיים משתנה; שלישי, על ידי מדידת השינויים תוחלת החיים בתגובה ריכוזים שונים Mirtazepine של דיכאון. Mirtazepine יש בעבר הוכח להאריך את תוחלת החיים ב C.elegans 7. התוצאות של בדיקות אלה מראים כי assay הוא מסוגל לשכפל את הממצאים הקודמים של מבחני אחרות הוא כמותי. הפורמט microtiter גם עושה את זה assay תוחלת החיים תואם למערכות אוטומטיות טיפול נוזלי מאפשר השתלבות בפלטפורמות אוטומטיות.
סקירה: פרוטוקול מחולק לארבעה חלקים. חלק 1 מתאר כיצד להכין את החיידקים האכלה. חלק 2 מתאר כיצד להכין את תרבות תולעת. חלק 3 מתאר כיצד ציון תוחלת החיים. חלק 4 מראה כמה תוצאות מייצג, חלק 5 מתאר כיצד להכין את הפתרונות הנדרשים. ניסויים תוחלת חיים להימשך מספר שבועות כדי להשלים. לכל שלב השבוע פרוטוקול, יום, זמן של יום נכלל כדי להקל על התכנון. השלב L4 (יום 0) משמש כנקודת התייחסות בפרוטוקול כולו.
1. הכנת חיידקים האכלה
סעיף זה מתאר את ההכנה של חיידקים האכלה. ספציפית E. coli זן משמש להאכיל C.elegans נקרא OP50. לפני פרוטוקול זה, על מנת למנוע זיהום לחצות התרבות תולעת עם חיידקים אחרים, המתח OP50 נעשה Carbenicillin / אמפיצילין עמידים 21. הכן את OP50 ארבעה עד חמישה ימים מראש. כל החומרים הבאים במגע עם OP50 חייב להיות סטרילי.
יום -7: יום חמישי (שבוע 1): לחסן 5 מ"ל של שחפת המכיל 100 מיקרוגרם / מ"ל אמפיצילין ו - 0.1 מיקרוגרם / מ"ל amphotericin B עם מושבה OP50 דגירה אחת מעל בלילה 37 מעלות צלזיוס שייקר חיידקי.
יום -6: יום שישי (שבוע 1).
בוקר 8:30. לחסן מוקדם כדי לאפשר זמן מספיק עבור התרבות כדי להגיע לרוויה
2. הכנת תרבות תולעת סינכרוני
סעיף זה מתאר את ההכנה של התרבות תולעת. מטרתו היא ליצור אוכלוסייה בגיל סינכרוני של תולעים. כל החומרים הבאים במגע עם C.elegans לאחר הטיפול אקונומיקה בשלב 5 צריך להיות סטרילי. פלטות נשמרים 20 ° C אלא אם צוין אחרת.
יום -6: יום שישי (שבוע 1), 16:00: העברה החיות לצלחת טרי
-3 הימים: יום שני (שבוע 2) 10:00: הקמת האוכלוסייה סינכרוני
יום -2: יום שלישי (שבוע 2), 12:00 בצהריים: זרעים בעלי החיים לתוך צלחות
יום 0: יום חמישי (שבוע 2) לפני הצהריים: לעקר בעלי חיים על ידי הוספת Fluorodeoxyuridine (FUDR)
יום 1: יום שישי (שבוע 2): הוספת תרופות לתרבות
יום 4: יום שני (שבוע 3): חומרי איטום שנה
יום 5: יום שלישי (שבוע 3): הוסף OP50 חדש כדי למנוע רעב
3. ניקוד של תוחלת חיים.
סעיף זה מתאר כיצד ההישרדות של האוכלוסייה התולעת מסונכרן של חלק 2 מנוטר עד החיות מתו. כדי לשמור על בעלי חיים 96 צלחות היטב, השתמש במיקרוסקופ הפוכה עם מטרה 2x או 2.5x. הישרדות הקלטת נתונים שלוש פעמים בשבוע, יום שני, רביעי ושישי. שימוש בתנועה כדי לקבוע אם הם בעלי חיים חי או מת. אור חזק, אור כחול במיוחד, גורם החיות לזוז. אל תסיר חיות מתות מן assay. מדי פעם, בעלי חיים לא זז נקבעו מת לספור הקודמת עשוי לעבור בשלב מאוחר יותר.
4. נציג תוצאות.
סעיף זה מציג דוגמה כיצד לשמור רשומות של נתוני תוחלת החיים שנוצר על ידי assay זה נציג כמה תוצאות.
איור 1 א מציג דוגמה כיצד לתעד נתוני תוחלת החיים במהלך assay זה. גיליון Excel משמש כדי לעקוב אחר ההישרדות האוכלוסיות היטב כל אחד. עבור כל אחד טוב זה לתאם בצלחת, זן התרופה, ריכוז התרופה לבין המספר הכולל של בעלי חיים בחיים ביום 0 (X0) נרשם בתחילת הניסוי. היום הקובע, כמו גם את מספר החיים חיות מתות שלוש פעמים בשבוע על מנת לעקוב אחר ההישרדות של האוכלוסיות השונות היטב כל אחד. כדי גרף את התוצאות, לחשב את החלק היחסי של בעלי חיים בחיים עבור כל יום ואת העלילה זה כפונקציה של הזמן ימים. P-ערכים צריך להיות מחושב באמצעות חבילות סטטיסטיות כמו Stata או תוכנה דומה.
תוחלת החיים של מדיום C.elegans תלויה בטמפרטורה. 1B איור מראה כי שינויי טמפרטורה תלוי בתוחלת החיים הם לשכפל במדויק על ידי microtiter המבוסס תוחלת החיים assay 22. באופן דומה, assay צלחת microtiter מתרבה שינויים תוחלת החיים של מוטנטים דווח כי תוחלת החיים השונים בטבע N2 חיות סוג 23-24 25 (איור 1C).
Assay גם יכול לשמש כדי להצהיר הצהרות כמותי יותר. ב מתכוון Fig1D תוחלת החיים היא להתוות כפונקציה של ריכוז Mirtazepine 7. כל נקודת נתונים מייצג את תוחלת החיים הממוצעת של האוכלוסייה 7-12, כל החיים שונה גם כן. למרות מספרם של בעלי חיים לכל גם היא נמוכה יחסית (5-15 חיות) את הווריאציה גם ל-גם הוא קטן יחסית, כפי שניתן לראות מן הסורגים שגיאה.
באיור 1. צלחת microtiter מבוסס תוחלת החיים assay במדויק מתרבה שינויים תוחלת החיים דיווח בספרות.
(א) נתוני המדגם נאספו גיליון אלקטרוני של Excel. במהלך כל תאריך הפגישה הספירה, לתאם את הבאר ואת מספר החיה מת לחיות נרשמה. בתחילת הניסוי, המספר הכולל של בעלי חיים גם בכל נקבע. (ב) עקומת ההישרדות של סוג בר (N2) בעלי חיים גדלו ב 20 ° C ו 25 ° C. (ג) הישרדות הקימורים של זנים נושאת מוטציות המשפיעות על תוחלת החיים. כל ארבעת הזנים היו assayed במקביל על 20 ° C. (ד) בתגובה עקומת מנה של Mirtazepine חיות N2 טיפול. ממוצע תוחלת החיים היא להתוות כפונקציה של ריכוז Mirtazepine. ברים שגיאה לציין את SEM של 8 בארות לכל מצב.
5. חומרים.
M9 חיץ, 1000 מ"ל
חיץ Potassiumphosphate pH 6.0, 1000 מ"ל
עקוב אחר פתרון מתכת
S-basal בינוני, 1,000 מ"ל
אשלגן ציטרט 1M, 1000 מ"ל
S-בינוני מלא, 1000 מ"ל
NGM אגר
TB, 1000 מ"ל
0.6 mM Fluorodeoxyuridine (FUDR, סיגמא חתול # F0503), 1000 מ"ל
100 מ"ג / מ"ל Carbenicillin, 10 מ"ל
250ug / mL amphotericin B, 4 מ"ל
פרוטוקול שהוצג מאפשר מדידת C.elegans תוחלת החיים ב 96 צלחות microtiter היטב. כפי שמוצג בתוצאות נציג בסעיף זה אמין משכפל ממצאים קודמים ומספק מידע כמותי. שימוש assay זה יש לנו הוקרן בהצלחה והשפעתם על תוחלת החיים C.elegans מעל 89,000 מולקולות.
לצורך ההקרנה סמים, מדידת תוחלת החיים בתבנית 96 microtiter גם צלחת יש מספר יתרונות על פני assay התקשורת הקלאסית מוצק. זה מפחית את העבודה הדרושה התקשורת הכנה, את כמות שטח הדגירה, ואת כמות התרופה הנדרשת. הפורמט 96-היטב את ההגדרה מיקרוסקופיה לאפשר אוטומציה של assay כולו הקרנות תפוקה גבוהה.
במהלך הפיתוח של assay ערכים מרובים עבור כל משתנה ושילובים של הנ"ל נבדקו השפעתם על C.elegans תוחלת החיים. בדיקות אלה כללו ריכוז OP50 שונים הנעים בין 3-10 מ"ג / מ"ל (3, 4, 6, 8, 10 מ"ג / מ"ל), מספר שונה של תולעים בכל טוב החל 7-45 (7, 10, 15, 22, 45 תולעים / טוב), כרכים תרבות שונים הנעים בין 40 ל 150 לכל μL היטב (40, 60, 80, 100, 120, 150 μL), וכן שינויים בהרכב חיץ. אם נמאס עם OP50 Carbenicillin עמידים, ציין לא Carbenicillin ולא amphotericin B בריכוזים נמצאו להשפיע C.elegans תוחלת החיים. רעד עדין רציף של הצלחות, כמו מומלץ לעיתים קרובות בתרבות C.elegans נוזלי, נמצא לוותר על בנפחים קטנים המשמשים assay זה. רעד עדין אך נדרש אם microtiter צלחות עם בארות גדולים יותר לשמש. הערכים המצוינים בפרוטוקול זה נבחרו בקפידה על בסיס השוואה סטטיסטית של תנאים שונים שנבדקו.
התכונה המפתיעה ביותר של assay זה כנראה העובדה C.elegans יכולים להישמר 96 צלחות היטב חתומות עם הקלטת. Side-by-הצד השוואות לא גילה כל הבדל בין תוחלת החיים של חיות בתרבית unsealed צלחות, צלחות חתום עם אוטם ניילון, או צלחות חתום עם חומרי איטום המאפשרים חילופי אוויר. בכל שלושת התנאים, החיות פיתחו homogenously מאוד L1 למבוגרים הרה להולדת בתוך 65 שעות והראה תוחלת החיים דומה מאוד. בעלי חיים גדל במקביל על NGM פיתחו מעט מהר יותר, אבל ההבדל הזה היה עצמאי של היעדרות או נוכחות של אוטם.
הפרוטוקול שהוצג מבוסס על חיידקים חיים, אבל יכול להיות מותאמים עבור חיידקים מתים. עם זאת, assay נוזל חיידקים לשרוד אחד יכול להתרבות במהירות לאכלס מחדש את התרבות. בידיים שלנו, הדרך היחידה אמין כדי להרוג חיידקים עד כדי כך שהם יכולים לשמש לתרבות נוזלי על ידי טיפול ממושך של החיידקים עם קרינת גמא.
נקודה אחת חשוב לקחת בחשבון בתכנון של ניסוי תוחלת החיים הוא הכוח של גילוי. תלוי בגודל ההשפעה, ההשפעה של התרופה עניין חייבים להיבדק בבארות מרובים. ב assay טיפוסי 4 סמים מטופלים 4 בארות שליטה, המקביל בערך 40-50 חיות כל, צריך להספיק כדי לזהות עלייה של 30% בתוחלת החיים ב 95% יותר מאשר הניסויים. עליות של 14% מזוהים רק 60% מהמקרים ולכן דורשים בארות לשכפל יותר.
שפע של נתוני תוחלת החיים שנוצר על ידי assay זה עשוי לשמש לפיתוח הניסוי או זן ספציפי מודלים Gompertz מצדי 1. אלה מודלים Gompertz מועילים כדי לקבוע את הכוח של איתור כדי להעריך את מספר תוצאות חיוביות וגם שליליות שווא עבור בקנה מידה גדול המסכים. אנו לאמת את התחזיות של מודלים אלה בניסויים עיוור והשתמשו בהם כדי להעריך את מספרם של תשלילים כוזב מסכים גדולים (תוצאות לא פורסם).
לסיכום, אנו צופים כי assay הציג תהיה תועלת רבה לזהות מולקולות קטנות להאריך את תוחלת החיים של C.elegans ו ללמוד את המנגנונים.
פרוטוקול זה פותח במקור על ידי Xiaolan יה מיכאל Petrascheck על פרד האצ'ינסון לחקר הסרטן בסיאטל במעבדה של לינדה באק. הגרסה המפורטת לעיל הוכנה על מנת להפוך את התהליך כולו לרשות הציבור הרחב. אנו מודים קרול טיילור, שרה LeBoeuf ואנדי Tomacelli עבור אנושות בקריאת פרוטוקול. זהו כתב היד # 2866 מן המחקר סקריפס המכון. המעבדה Petrascheck ממומנת על ידי תוכנית נוברטיס ADI.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Amphotericin B | Calbiochem | cat# 171375 | Also called Fungizone |
FUDR | Sigma-Aldrich | cat# F0503 | FUDR is inactivated by heat, thaw in cold water |
Mianserin | Sigma-Aldrich | M2525-250MG | Use as positive control at 50μM final concentration |
Cyproheptadine | Sigma-Aldrich | cat#C6022-MG | Alternative positive control at 10 μM final concentration |
Sealing Tape | Nalge Nunc international | cat# 236370 | Polyester, non-sterile |
96 well plate | Falcon BD | cat# 351172 | Non-treated, transparent, sterile individual packaged, polystyrene |
Nunclon flask | Nalge Nunc international | cat# 178883 | used for large volumes |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved