低コストの染料を使用して、線虫のグリコーゲン蓄積と腸の完全性を視覚化する

要約

生物科学を教えることは、実験を使用することで、学生にとってより刺激的なものにすることができます。この原稿は、高カロリー食、飢餓、老化に関連する仮説を立ててテストするように学生を奨励するために、教室で利用できる2つの異なる、しかし補完的なプロトコルを提示します。

要約

Caenorhabditis elegans(C.エレガンス) は、透明な非寄生性線虫で、単純な生物学を備えているため、細胞またはその分子含有量の染色を通じて生物科学を教えるのに最適なツールになります。ルゴール染料(ヨウ素-ヨウ化カリウム溶液)は、グリコーゲン貯蔵を染色するために生化学で広く使用されています。これに関連して、異なる食事や酸素レベルなどの異なる条件の影響に加えて、給餌された動物と飢餓状態の動物の違いを観察することが可能です。エリオグラウシンは、腸のバリアの喪失を示す青色の染料です。腸のバリアが損なわれていない場合、青い染料は内腔の内側に染みます。しかし、この完全性が損なわれると、染料は体腔内に漏れ出します。実体顕微鏡や顕微鏡を使用して、教師は生理学的および生化学的変化を実証したり、生徒に科学的な質問をするように促したり、これらのアッセイを使用して仮説を立てて仮説を立てたりテストしたりできます。本プロトコルは、学生が容易に実施できる C.エレガンス における2つの染色技術を記載している。

概要

高校での生物科学の教育は、絶え間ない課題です。特に、テクノロジーへのアクセスと使用は、教育学習プロセスに重要な進歩をもたらしましたが、人工知能チャットボットなどのツールは、簡単に(そして時には正しくない)応答が得られるため、合理化と証拠の検索をより困難にします¹。そのため、教室での探究型アプローチで実践的な実験を伴う科学的方法を使用することは、学生の批判的思考、創造性、および技術的スキルを開発または刺激するための重要な戦略^です2。

この文脈では、自由生活線虫 Caenorhabditis elegans は、その特定の利点のために、教育目的の^実験 で成功裏に使用されてきました3:それは寄生虫ではなく、摂食に使用される 大腸菌 はバイオセーフティレベル1であるため、生物学的危険性をほぼゼロに減らします。エレガントで定量化可能な移動運動があり、学生が観察するのは興味深いものです。また、透明であるため、臓器の観察が可能になるだけでなく、生体分子の存在や生理学的変化の発生を示すことができる色素で染色することもできます⁴。したがって、生化学や老化などの生理学的変化に関連する簡単な仮定を教室で仮定....

プロトコル

注: 大腸菌 OP50(E.coliOP50 )細菌およびブリストルN2野生型株は、米国ミネソタ大学のCGCから、または C.エレガンス 研究所からの寄付から入手できます。研究者の安全のためには、個人用保護具の使用が不可欠です。次亜塩素酸塩や水酸化ナトリウムなどの試薬の濃度は低いですが、これらの化学物質に関連する潜在的なリスクを最小限に抑えるために、原稿で強調されているように、推奨されるPPEを着用することが不可欠です。

1.グリコーゲン含有量

1. テストプレートの準備
   1. 線虫株ごとに60 mm x 15 mmのNGM寒天プレート²⁰( 補足表1に記載の線虫増殖培地寒天培地10 mL、NGM)を6枚調製し、室温で1日間乾燥させます。汚染を防ぐためにプレートを閉じたままにしてください。
   2. プレートあたり200 μLの 大腸菌 OP50液体培養液(光学濃度=0.600、波長約600 nm)を加えて、フローフード内の菌株あたり合計4枚のNGMプレートを接種します。閉じたプレートを37°Cで1日間インキュベートしてから使用してください。
      注:6つのプレート(ステップ1.1)を準備....

ディスカッション

要約すると、このプロトコルは、Lugol染色を使用して個々の C.エレガンス 線虫のグリコーゲン含有量を定性的に評価します:簡単で堅牢で迅速なアッセイです。ルゴール染色は、ラベルフリーで非侵襲的なアプローチであり、細胞内分解能での分子データの取得を容易にし、単一の線虫¹⁰内のグリコーゲン含有量の変動のモニタリングを可能に.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5 mL microtubes	Local suppliers	-
37-degree incubator	KS 4000i	97014-816
50 mL conical tube	Local suppliers	-
6 cm Petri plates	Local suppliers	-
Agar bacteriological	Dinâmica Química Contemporânea Ltda.	9002-18-0
C. elegans Bristol N2 (wild type)	Caenorhabditis elegans Genetic Center (CGC, Minnesota, USA)	-
CaCL2	Dinâmica Química Contemporânea Ltda.	10035-04-8
Cholesterol	Sigma-Aldrich Brasil Ltda	57-88-5
D-(+)-Glucose anhydrous	Neon	50-99-7
Distilled H2O	Local suppliers	-
Erioglaucine disodium salt	Sigma-Aldrich Brasil Ltda	3844-45-9
Escherichia coli OP50	Caenorhabditis elegans Genetic Center (CGC, Minnesota, USA)	-
Flow hood	Mylabor
Incubator	Panasonic Healthcare company of North America, MIR-254-PA.	-
KH2PO4	Dinâmica Química Contemporânea Ltda.	7778-77-0
Levamisole hydrochloride	RIPERCOL L 150F	-
Lugol solution	Sigma-Aldrich Brasil Ltda	L6146
MgSO4	Synth	S1063-01-AH
Microcentrifuge	Centrifuge 5425R Eppendorf SE, Germany
Na2HPO4	Dinâmica Química Contemporânea Ltda.	7558-79-4
NaCl	Dinâmica Química Contemporânea Ltda.	7647-14-5
Nystatin	Sigma-Aldrich Brasil Ltda	N6261
Peptone bacteriological	êxodo científica	91079-38-8
Stereomicroscope	Leica S8 Apo Stereomicroscope (São Paulo, Brazil)
Streptomycin Sulfate	Estreptomax	-