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In questo protocollo vi presentiamo un metodo per misurare Caenorhabditis elegans Durata della vita in 96 piastre microtitolazione bene.
Durata della vita è un processo biologico regolato da diversi percorsi genetici. Una strategia per studiare la biologia dell'invecchiamento è quello di studiare gli animali che le mutazioni in porto i componenti di età-regolamentazione percorsi. Se queste mutazioni turbare la funzione del tempo regolamentare percorso e quindi modificare la durata di tutto l'organismo, forniscono importanti intuizioni meccanicistica 1-3.
Un'altra strategia per studiare la regolazione della durata della vita è quella di utilizzare piccole molecole per perturbare età regolamentazione percorsi. Fino ad oggi, un certo numero di molecole sono conosciuti per prolungare la durata della vita nei vari organismi modello e sono utilizzati come strumenti per studiare la biologia dell'invecchiamento 4-16. Il numero di molecole individuate finora è piccola rispetto alla genetica "toolset" che è disponibile a studiare la biologia dell'invecchiamento.
Caenorhabditis elegans è uno dei modelli di principio utilizzati per studiare l'invecchiamento grazie alla sua ottima genetica e la durata breve di tre settimane. Più recentemente, C.elegans è emerso come organismo modello per schermi fenotipo farmaco a base 5,7,16-20 a causa delle sue ridotte dimensioni e la sua capacità di crescere nelle piastre di microtitolazione.
Presentiamo qui un test per misurare la durata della vita C.elegans in 96 piastre microtitolazione bene. Il test è stato sviluppato e utilizzato con successo per lo screening grandi biblioteche per le molecole che si estendono C.elegans durata 7. L'affidabilità del test è stata valutata in prove multiple: in primo luogo, misurando la durata di vita di animali di tipo selvatico cresciuto a diverse temperature, in secondo luogo, misurando la durata di mutanti con durata di vita alterati, in terzo luogo, misurando i cambiamenti nella durata della vita in risposta a diverse concentrazioni del Mirtazepine antidepressivo. Mirtazepine ha già dimostrato di prolungare la durata della vita in C.elegans 7. I risultati di questi test mostrano che il saggio è in grado di replicare i risultati precedenti da altri test ed è quantitativa. Il formato micropiastra rende questo saggio durata compatibile con i sistemi automatizzati di gestione dei liquidi e consente l'integrazione in piattaforme automatizzate.
Descrizione: Il protocollo è diviso in quattro parti. Parte 1 descrive come preparare i batteri alimentazione. Parte 2 descrive come preparare la cultura worm. Parte 3 descrive come punteggio la durata della vita. Parte 4 mostra alcuni risultati rappresentativi, e parte 5 descrive come preparare le soluzioni richieste. Esperimenti di durata richiedere diverse settimane per essere completato. Per ogni passo della settimana protocollo, giorno e ora del giorno è incluso per facilitare la pianificazione. La fase L4 (giorno 0) viene utilizzata come punto di riferimento per l'intero protocollo.
1. Preparazione di batteri alimentazione
Questa sezione descrive la preparazione dei batteri alimentazione. Le specifiche E. coli ceppo usato per alimentare C.elegans si chiama OP50. Prima di questo protocollo, per evitare la contaminazione incrociata della cultura verme con altri batteri, il ceppo OP50 è stato fatto Carbenicillin / ampicillina resistenti 21. Preparare la OP50 4-5 giorni di anticipo. Tutti i materiali a contatto con OP50 devono essere sterili.
Giorno -7: Giovedi (settimana 1): Seminare 5 ml di TB contenente 100 mg / ml Ampicillina e 0,1 mg / ml amfotericina B con un unico OP50 colonia e incubare per una notte a 37 ° C in un agitatore batterica.
-6 ° giorno: Venerdì (settimana 1).
Mattina 8:30. Seminare presto per lasciare il tempo sufficiente per la cultura di raggiungere la saturazione
2. Preparazione di una cultura Worm sincrono
Questa sezione descrive la preparazione della cultura worm. Il suo obiettivo è quello di generare un età sincrono popolazione di vermi. Tutti i materiali che entrano in contatto con C.elegans dopo il trattamento con candeggina al punto 5 devono essere sterili. Le piastre sono mantenuta a 20 ° C, salvo diversamente indicato.
-6 ° giorno: Venerdì (settimana 1), 16:00: trasferimento degli animali ad un piatto fresco
-3 Giorni: Lunedi (settimana 2) 10:00: Stabilire una popolazione sincrona
-2 ° giorno: Martedì (settimana 2), ore 12:00: Seed gli animali in piastre
Day 0: Giovedi (settimana 2) prima di mezzogiorno: Sterilizzare gli animali con l'aggiunta di Fluorodeoxyuridine (FUDR)
Giorno 1: Venerdì (settimana 2): Aggiungi farmaci per la cultura
4 ° giorno: Lunedi (settimana 3): Modifica sigillanti
5 ° giorno: Martedì (settimana 3): Aggiungi OP50 nuovo per evitare la fame
3. Punteggio di vita.
Questa sezione descrive come la sopravvivenza della popolazione verme sincronizzata della parte 2 viene monitorata fino a quando gli animali sono morti. Per osservare gli animali nel Piastre a 96 pozzetti, utilizzare un microscopio rovesciato con un obiettivo 2x o 2.5x. Record di dati di sopravvivenza per tre volte alla settimana; Lunedi, Mercoledì e Venerdì. Utilizzare il movimento per stabilire se gli animali sono vivi o morti. Forte luce, la luce blu soprattutto, induce gli animali a muoversi. Non rimuovere gli animali morti dal test. Occasionalmente, gli animali che non si muoveva e sono stati determinati morti nel conteggio precedente potrebbe passare più tardi.
4. Rappresentante dei risultati.
Questa sezione mostra un esempio di come tenere registri relativi ai dati durata generate da questo test e alcuni risultati rappresentativi.
La figura 1A mostra un esempio di come registrare i dati vita durante questo test. Un foglio Excel viene utilizzato per tenere traccia della sopravvivenza delle popolazioni di ogni bene. Per ogni bene è coordinare nel piatto, ceppo, droga, la concentrazione del farmaco e il numero totale di animali vivi il giorno 0 (X0) è registrato all'inizio dell'esperimento. Registrare la data, così come il numero di vivere e di animali morti tre volte la settimana per seguire la sopravvivenza delle popolazioni diverse in ciascun pozzetto. Per tracciare il grafico dei risultati, calcolare la frazione di animali vivi per ogni giorno e la trama come una funzione del tempo in giorni. P-valori devono essere calcolati utilizzando pacchetti statistici come STATA o software simili.
La durata media di C.elegans dipende dalla temperatura. Figura 1B mostra che le variazioni di temperatura dipendenti in vita sono accuratamente riprodotti dal microtitolazione base durata del test 22. Allo stesso modo, il test micropiastra riproduce cambiamenti nella vita da mutanti segnalato per durata della vita che si differenziano dagli animali selvatici N2 tipo 23-24 25 (Fig. 1C).
Il test può anche essere usato per fare dichiarazioni più quantitativa. In media Fig1D durata della vita è rappresentata in funzione della concentrazione Mirtazepine 7. Ogni punto di dati rappresenta la durata media di 7-12 popolazione, ognuno vive in un altro bene. Anche se il numero di animali per bene è relativamente bassa (5-15 animali) il ben-to-bene variazione è relativamente piccolo come si può vedere dalle barre di errore.
Figura 1. La micropiastra basato durata saggio riproduce accuratamente cambiamenti nella vita riportati in letteratura.
(A) Esempio di dati raccolti in un foglio di calcolo excel. Durante ogni sessione di conteggio data, coordinate del bene e del numero di animali vivi e morti è stato registrato. All'inizio dell'esperimento, il numero totale di animali in ciascun pozzetto è stata determinata. (B) Curva di sopravvivenza di tipo selvatico (N2) gli animali cresciuti a 20 ° C e 25 ° C. (C) Le curve di sopravvivenza dei ceppi portatori di mutazioni che influenzano la durata della vita. Tutti e quattro i ceppi sono stati analizzati in parallelo a 20 ° C. (D), curva dose-risposta Mirtazepine N2 animali trattati. Media durata della vita è rappresentata in funzione della concentrazione Mirtazepine. Barre di errore indicano la SEM di 8 pozzi per condizione.
5. Materiali.
M9 tampone, 1000 ml
Potassiumphosphate pH 6.0, 1000 ml
Metalli in tracce soluzione
S-basale medio, 1000 ml
Citrato di potassio 1M, 1000 ml
S-completo di media, 1000 ml
NGM agar
TB, 1000 ml
0,6 mm Fluorodeoxyuridine (FUDR, sigma cat # F0503), 1000 ml
100 mg / ml Carbenicillin, 10 mL
250ug / ml di amfotericina B, 4 mL
Il protocollo presentato permette di misurare la durata della vita C.elegans in 96 piastre microtitolazione bene. Come mostrato nella sezione risultati rappresentativi si replica modo affidabile i risultati precedenti e fornisce informazioni quantitative. Da questo test siamo riusciti a screening oltre 89.000 molecole per il loro effetto sulla durata della vita C.elegans.
Ai fini della droga di screening, che misura la durata della vita in un formato da 96 pozzetti micropiastra ha diversi vantaggi rispetto al classico saggio solido media. Si riduce il lavoro necessario per la preparazione dei media, la quantità di spazio di incubazione e la quantità di farmaco richiesto. Il formato a 96 pozzetti e la configurazione microscopia permettono l'automazione del test per intero proiezioni elevato throughput.
Durante lo sviluppo del test più valori per ogni variabile e loro combinazioni sono stati testati per i loro effetti sulla durata della vita C.elegans. Questi test inclusi diversi concentrazione OP50 variano da 3 a 10 mg / ml (3, 4, 6, 8, 10 mg / mL), diverso numero di vermi per pozzetto vanno da 7 a 45 (7, 10, 15, 22, 45 worm / pozzetto), i volumi di cultura diversa che vanno dal 40-150 microlitri per bene (40, 60, 80, 100, 120, 150 mL), e cambiamenti nella composizione del buffer. Se alimentato con un Carbenicillin resistente OP50, né Carbenicillin né amfotericina B in concentrazioni indicate sono risultate influenzare C.elegans durata. Agitazione continua dolce delle lastre, come spesso consigliato nella cultura C.elegans liquido, è stato trovato dispensabile per piccoli volumi utilizzati in questo test. Agitando delicatamente ma è necessario se micropiastre con i più grandi pozzi devono essere utilizzati. I valori indicati in questo protocollo sono stati accuratamente selezionati sulla base di confronto statistico delle diverse condizioni testate.
La caratteristica più sorprendente di questo saggio è probabilmente il fatto che C.elegans possono essere tenuti in piastre a 96 pozzetti che sono sigillati con nastro adesivo. Side-by-side paragoni non hanno evidenziato alcuna differenza nella durata della vita degli animali coltivate in piastre non sigillati, in piatti sigillati con un sigillante di plastica, o in lastre sigillate con sigillanti che permettono lo scambio d'aria. In tutte e tre le condizioni, gli animali hanno sviluppato molto omogeneo da L1 agli adulti gravide entro 65 ore e ha mostrato durata della vita molto simili. Gli animali cresciuti in parallelo su NGM sviluppato leggermente più veloce, ma questa differenza era indipendente dalla presenza o meno di un sigillante.
Il protocollo presentato è basato su batteri vivi, ma può essere adattato per i batteri morti. Tuttavia, in un test di liquido un batterio singolo sopravvissuti possono rapidamente si moltiplicano e ripopolare la cultura. Nelle nostre mani, l'unico modo affidabile per uccidere i batteri nella misura in cui essi possono essere utilizzati per la coltura liquida è per trattamento prolungato dei batteri con raggi gamma.
Un punto importante da considerare nella progettazione di un esperimento di vita è il potere di rilevazione. Dipende dalla dimensione dell'effetto, l'effetto del farmaco di interesse deve essere testato in pozzi multipli. In un saggio tipico di 4 farmaci trattati e 4 pozzetti di controllo, che corrisponde approssimativamente a 40-50 animali ciascuno, dovrebbe essere sufficiente per rilevare un aumento del 30% nel ciclo di vita in più del 95% degli esperimenti. Aumenta del 14% vengono rilevati solo nel 60% dei casi e richiedono pertanto pozzi più replicare.
La ricchezza di dati di durata generati da questo test può essere usato per sviluppare o sperimentare ceppo specifico Gompertz modelli parametrici 1. Questi modelli Gompertz sono utili per determinare la potenza di rilevazione e di stimare il numero di falsi positivi e negativi per i grandi schermi. Abbiamo verificato le previsioni di questi modelli in esperimenti non vedenti e li ha usati per stimare il numero di falsi negativi in schermi di grandi dimensioni (risultati non pubblicati).
In sintesi, possiamo anticipare che il test presentati saranno di grande utilità per identificare piccole molecole che estendono la durata della vita di C.elegans e di studiare i meccanismi alla base.
Questo protocollo è stato originariamente sviluppato presso Fred Hutchinson Cancer Research Center di Seattle da Xiaolan Ye e Michael Petrascheck presso il Laboratorio di Linda Buck. La versione di cui sopra è stato preparato per rendere l'intera procedura a disposizione della comunità più ampia. Ringraziamo Carol Taylor, Sarah LeBoeuf e Andy Tomacelli per leggere criticamente il protocollo. Si tratta di manoscritto # 2866 da The Scripps Research Institute. Il laboratorio Petrascheck è finanziato dal programma Novartis 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 |
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