예쁜꼬마선충 잔디 회피 분석을 위한 스마트폰 기반 이미징 방법

요약

이 기사에서는 스마트폰 및 발광 다이오드(LED) 라이트 박스와 같이 쉽게 구할 수 있는 품목을 사용하여 예쁜꼬마선충의 잔디 회피 행동을 기록하는 간단하고 저렴한 방법을 설명합니다. 또한 비디오 파일을 계산에 더 적합한 형식으로 처리하는 Python 스크립트를 제공합니다.

초록

독성 또는 병원성 박테리아에 노출되면 선충 Caenorhabditis elegans 는 학습된 잔디 회피 행동을 나타내며, 이 경우 벌레는 점차 먹이원을 떠나 박테리아 잔디 밖에 남아 있는 것을 선호합니다. 이 분석은 유해한 조건에 적절하게 대응하기 위해 외부 또는 내부 신호를 감지하는 웜의 능력을 테스트하는 쉬운 방법입니다. 간단한 분석이지만 계수는 특히 여러 샘플의 경우 시간이 많이 걸리고 밤새 지속되는 분석 기간은 연구자에게 불편합니다. 장기간에 걸쳐 많은 플레이트를 이미징할 수 있는 이미징 시스템은 유용하지만 비용이 많이 듭니다. 여기에서는 예쁜꼬마선충의 잔디밭 회피를 기록하는 스마트폰 기반 이미징 방법을 설명합니다. 이 방법은 스마트폰과 발광 다이오드(LED) 라이트 박스만 있으면 투과된 광원 역할을 할 수 있습니다. 무료 타임랩스 카메라 애플리케이션을 사용하여 각 전화기는 잔디밭 밖에 있는 벌레를 수동으로 셀 수 있을 만큼 충분한 선명도와 대비로 최대 6개의 플레이트를 이미지화할 수 있습니다. 결과 동영상은 매 시간마다 10초 길이의 오디오 비디오 인터리브(AVI) 파일로 처리된 다음 각 단일 플레이트를 표시하도록 잘라서 계산하기 더 쉽게 만듭니다. 이 방법은 회피 결함을 검사하려는 사람들에게 비용 효율적인 방법이며 잠재적으로 다른 예쁜꼬마선충 분석으로 확장될 수 있습니다.

서문

예쁜꼬마선충 연구의 많은 장점 중 하나는 예쁜꼬마선충의 단순한 신경계가 유전적 및 세포 수준의 변화가 네트워크 기능과 행동 결과에 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있는 기회를 제공한다는 것입니다. 제한된 수의 뉴런을 가지고 있음에도 불구하고 예쁜꼬마선충은 다양한 복잡한 행동을 보입니다. 그 중 하나는 세균성 선충이 박테리아 잔디를 떠나 유해한 먹이원에 반응하는 잔디 회피입니다. 예쁜꼬마선충은 병원성 박테리아 1,2,3, 독소를 생성하거나 독소 ^1,4로 스파이크된 박테리아 잔디밭, 심지어 표적 유전자 녹다운이 벌레의 건강에 해로운 RNAi 발현 박테리아 ^4,5를 피합니다. 연구에 따르면 벌레는 병원성 박테리아에 의해 생성되는 대사 산물과 같은 외부 신호에 반응합니다 ^1,6, 또는 음식이 그....

프로토콜

1. 이미징 장치 설정(그림 1A-E)

1. 다음과 같은 최소 요구 사항을 충족하는 스마트폰 카메라를 사용할 수 있는지 확인합니다.
   12 메가픽셀 (MP) 카메라
   1080p 해상도 비디오
   5GB의 저장 공간(20분 비디오는 3-4Gb)
   앱 스토어의 타임랩스 비디오 앱(무료 앱 사용 가능)
2. 분석이 수행될 25°C 인큐베이터의 하단 랙에 LED 라이트 박스를 놓습니다.
3. LED 조명 표면의 점선 패턴을 숨기려면 두 장의 티슈를 펴서 LED 상자의 전체 표면을 덮습니다.
4. 상승된 s를 만드십시오.tage 표본을 위해(그림 1A,D). 높은 무대는 속이 빈 직사각형 터널로 지지되는 투명한 플라스틱 시트입니다. 터널은 빛을 집중시키는 콘덴서와 같은 기능을 하여 표본에 더 나은 대비를 제공합니다(그림 1C). 빛의 산란을 최소화하기 위해 터널의 벽이 약간 어두운지 확인하십시오. 이 연구에서는 갈색 종이 상자를 사용했습니다. 터널의 치수는 5.5cm x 17cm x 4.5c....

토론

직접적인 관찰에 의존하지 않고 동물의 행동을 이미징하는 것은 편리할 뿐만 아니라 시각적 문서를 남길 수 있는 이점도 있습니다. 이를 통해 객관적인 제3자에 의한 블라인드 분석이 가능하거나 이미지 인식 기술을 사용한 자동 분석에도 사용할 수 있습니다. 장점에도 불구하고 일반적으로 제공되는 표준 장비는 비용이 많이 들기 때문에 한 번 구입하면 설정에 전념합니다.

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자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
35 mm Petri dish	SPL	#10035
Bacto agar	BD	#214010
Bacto Peptone	BD	#211677
CaCl2	DAEJUNG	2507-1400
Cholesterol	BioBasic	CD0122
Dipotassium hydrogen phosphate (K2HPO4)	JUNSEI	84120-0350
Glycerol	BioBasic	GB0232
King B Broth	MB cell	MB-K0827
LED light box multi-pad	Artmate	N/A	This is a USB powered, LED light pad for tracing and drawing purposes. Artmate is a Korean brand, but searching for "LED light box for tracing" in any search engine should yield numerous options from other brands. Overall dimension is around 9" x 12" (A4 size). For example, from amazon US: https://www.amazon.com/LITENERGY-Ultra-Thin-Adjustable-Streaming-Stenciling/dp/B07H7FLJX1/ref=sr_1_5?crid=YMYU0VYY226R&keywords= LED%2Blight%2Bbox&qid=1674183224&sprefix =led%2Blight%2Bbo%2Caps%2C270&sr=8-5&th=1
MgSO4	DAEJUNG	5514-4400
Plastic paper sleeve (clear)	Smead	#85753	Any clear plastic sheet with a bit of stiffness can be used as stage. For example, from Amazon US: https://www.amazon.com/Smead-Organized-Translucent-Project-85753/dp/B07HJTRCT7/ref=psdc_1069554_t3_B09J48GXQ 8
Potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4)	JUNSEI	84185-0350
Power strip			To accommodate 3 phones and one LED box, you need at least 4 outlets.
Smartphone	N/A	N/A	Minimum requirement: 12MP wide camera, 1080p HD video recording at 30fps
Sodium chloride(NaCl)	DAEJUNG	#7548-4100
Sodium phosphate dibasic anhydrous (Na2HPO4)	YAKURI	#31727