מבחני הזדקנות ותוחלת חיים התנהגותיים בעלי תפוקה גבוהה באמצעות מכונת תוחלת החיים

Summary

פלטפורמת ההדמיה "מכונת תוחלת החיים" הופכת את התצפית לכל החיים על אוכלוסיות גדולות לאוטומטית. אנו מראים את השלבים הנדרשים לביצוע בדיקות תוחלת חיים, עמידות ללחץ, פתוגנזה והזדקנות התנהגותית. איכות והיקף הנתונים מאפשרים לחוקרים לחקור התערבויות בהזדקנות למרות נוכחות שונות ביולוגית וסביבתית.

Abstract

בעלי חיים זהים גנטית המוחזקים בסביבה קבועה מציגים תפוצה רחבה של תוחלת חיים, המשקפת היבט גדול לא גנטי, סטוכסטי להזדקנות הנשמר בכל האורגניזמים שנחקרו. מרכיב סטוכסטי זה אומר שכדי להבין את ההזדקנות ולזהות התערבויות מוצלחות שמאריכות את תוחלת החיים או משפרות את הבריאות, החוקרים חייבים לעקוב אחר אוכלוסיות גדולות של חיות ניסוי בו זמנית. ניקוד מוות ידני מסורתי מגביל את התפוקה ואת קנה המידה הדרושים לבדיקת השערות בקנה מידה גדול, מה שמוביל לפיתוח שיטות אוטומטיות לבדיקות תוחלת חיים בעלות תפוקה גבוהה. מכונת תוחלת החיים (LSM) היא פלטפורמת הדמיה בעלת תפוקה גבוהה המשלבת סורקים שטוחים שעברו שינוי עם עיבוד תמונה מותאם אישית ותוכנת אימות נתונים למעקב לכל החיים אחר נמטודות. הפלטפורמה מהווה התקדמות טכנית משמעותית על ידי הפקת נתוני תוחלת חיים זמניים ביותר מאוכלוסיות גדולות של בעלי חיים בקנה מידה חסר תקדים ובדיוק סטטיסטי שווה ערך לבדיקות ידניות המבוצעות על ידי חוקרים מנוסים. לאחרונה, LSM פותח עוד יותר כדי לכמת את השינויים ההתנהגותיים והמורפולוגיים שנצפו במהלך ההזדקנות ולקשר אותם לתוחלת החיים. במאמר זה אנו מתארים כיצד לתכנן, להריץ ולנתח ניסוי אוטומטי של תוחלת חיים באמצעות ה-LSM. אנו מדגישים עוד יותר את השלבים הקריטיים הנדרשים לאיסוף מוצלח של נתונים התנהגותיים ועקומות הישרדות באיכות גבוהה.

Introduction

הזדקנות היא תהליך מורכב, רב פנים המאופיין בירידה בתפקוד הפיזיולוגי של אורגניזם, מה שמוביל לעלייה בסיכון למחלות ומוות לאורך זמן¹. תוחלת החיים, הנמדדת כזמן מהלידה או תחילת הבגרות ועד המוות, מספקת תוצאה חד משמעית של הזדקנות² וייצוג כמותי עקיף אך קפדני למדידת קצב ההזדקנות היחסי בין אוכלוסיות³. מחקרי הזדקנות מסתמכים לעתים קרובות על מדידות מדויקות של תוחלת החיים, בדומה לניסויים קליניים, כדי להשוות תוצאות בין אוכלוסייה אחת שנחשפה להתערבות לבין קבוצת ביקורת שלא נחשפה. לרוע המזל, בעיות של שכפול נפוצות בחקר ההזדקנות, לפעמים בגלל ניסויים^{סטטיסטיים 4} ולעתים קרובות בגלל הרגישות המובנית ש....

Protocol

1. דרישות תוכנה וחומרה

1. סורקים שטוחים: באופן עקרוני, ניתן ליישם את ה-LSM באמצעות מגוון מכשירי הדמיה. הוראות מפורטות לשינויים ומיקוד בסורק זמינות במקומות אחרים¹³. חומרת LSM מוצגת באיור משלים 1.
2. כלי ניתוח נתונים: תוכנת LSM כוללת שלושה רכיבים המקיימים אינטראקציה: חבילת תוכנת בקרת סורק מבוססת לינוקס, חבילת ניהול מטה-נתונים מבוססת דפדפן אינטרנט וחבילת תוכנה לניתוח תמונות לקוח Windows ו-Linux. עיין בהוראות להתקנת כלי תוכנה שפורסמו במאגר GitHub (https://github.com/nstroustrup/lifespan).
3. תוכנה להדמיית נתונים ותיקוף: השתמש בדפדפן התולעת, תוכנית לקוח, כדי לתזמן את הניסויים, לאמת את ניתוח התמו....

תוצאות

יכולת השחזור הניסויית במבחני תוחלת חיים היא מאתגרת ודורשת הן תנאי ניסוי מבוקרים היטב והן אוכלוסיות גדולות כדי להשיג רזולוציה סטטיסטית מספקת ^4,36. ה-LSM מתאים באופן ייחודי לסקר אוכלוסיות גדולות של בעלי חיים בסביבה קבועה עם רזולוציית זמן גבוהה. כדי להדגים את הי?.......

Discussion

כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט ונגיש לביצוע ניסוי באמצעות הגרסה העדכנית ביותר של Lifespan Machine. הראינו כי השלב הקריטי להשגת עקומות הישרדות פתורות היטב הוא הרחקה ידנית של עצמים שאינם תולעים במהלך רכישת התמונה. לביאור זמן מוות ידני יש השפעה קטנה על הצורה הכוללת של עקומות ההישרדות, והוא מראה כי ה?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1-Naphtaleneacetic  acid (Auxin)	Sigma	N0640	Solubilize Auxin in 1M potassium hydroxide and add into molten agar
5-fluoro-2-deoxyuridine (FUDR)	Sigma	F0503	27.5 μg/mL of FUDR was used to eliminate progeny from populations on UV-inactivated bacteria
Glass cleaner	Kristal-M	QB-KRISTAL-M125ml
Hydrophobic anti-fog glass treatment	Rain-X Scheibenreiniger	C. 059140
Rubber matt	Local crafstman		Cut on a high-strength EPDM rubber sheet stock
Scanner glass	Local hardware supplier		9" x 11.5" inch glass sheet
Scanner plates	Life Sciences	351006	50 mm x 9 mm, polystyrene petri dish
USB Reference Thermometer	USB Brando	ULIFE055500	For calibrating temperature of scanners