Ensaios de envelhecimento comportamental e expectativa de vida útil de alto rendimento usando a máquina de vida útil

Summary

A plataforma de imagem "The Lifespan Machine" automatiza a observação ao longo da vida de grandes populações. Mostramos os passos necessários para realizar ensaios de expectativa de vida, resistência ao estresse, patogênese e envelhecimento comportamental. A qualidade e abrangência dos dados permitem estudar intervenções no envelhecimento, apesar da presença de variações biológicas e ambientais.

Abstract

Animais geneticamente idênticos mantidos em um ambiente constante apresentam uma ampla distribuição de tempo de vida, refletindo um grande aspecto estocástico não genético ao envelhecimento conservado em todos os organismos estudados. Esse componente estocástico significa que, para entender o envelhecimento e identificar intervenções bem-sucedidas que prolonguem a expectativa de vida ou melhorem a saúde, os pesquisadores devem monitorar grandes populações de animais experimentais simultaneamente. A pontuação manual tradicional de óbitos limita o rendimento e a escala necessários para testes de hipóteses em larga escala, levando ao desenvolvimento de métodos automatizados para ensaios de vida útil de alto rendimento. A Lifespan Machine (LSM) é uma plataforma de imagem de alto rendimento que combina scanners de mesa modificados com processamento de imagem personalizado e software de validação de dados para o rastreamento de nematoides ao longo da vida. A plataforma constitui um grande avanço técnico ao gerar dados de vida útil altamente resolvidos temporalmente a partir de grandes populações de animais em uma escala sem precedentes e com uma precisão estatística e precisão igual aos ensaios manuais realizados por pesquisadores experientes. Recentemente, o MSL tem sido desenvolvido para quantificar as alterações comportamentais e morfológicas observadas durante o envelhecimento e relacioná-las com o tempo de vida. Aqui, descrevemos como planejar, executar e analisar um experimento de vida útil automatizado usando o LSM. Destacamos ainda as etapas críticas necessárias para o sucesso da coleta de dados comportamentais e curvas de sobrevida de alta qualidade.

Introduction

O envelhecimento é um processo complexo, multifacetado, caracterizado pelo declínio da função fisiológica de um organismo, que leva ao aumento do risco de doença e morte ao longo do tempo¹. O tempo de vida, medido como o tempo desde o nascimento ou o início da idade adulta até a morte, fornece um resultado inequívoco do envelhecimento² e uma proxy indireta, mas rigorosamente quantitativa, para medir a taxa relativa de envelhecimento entre as populações³. Os estudos de envelhecimento geralmente dependem de medidas precisas da expectativa de vida, semelhantes aos ensaios clínicos, para comparar os d....

Protocol

1. Requisitos de software e hardware

1. Scanners de mesa: Em princípio, o LSM pode ser implementado usando uma variedade de dispositivos de imagem. Instruções detalhadas para modificações e focalização do scanner estão disponíveis em outra publicação¹³. O hardware LSM é mostrado na Figura Suplementar 1.
2. Ferramentas de análise de dados: O software LSM tem três componentes de interação: um pacote de software de controle de scanner ba.......

Discussion

Aqui, fornecemos um protocolo detalhado e acessível para realizar um experimento usando a versão mais recente da Lifespan Machine. Mostramos que o passo crítico para a obtenção de curvas de sobrevida bem resolvidas é a exclusão manual de objetos não-worm durante a aquisição pós-imagem. A anotação manual do tempo de óbito tem um pequeno efeito sobre a forma global das curvas de sobrevida, demonstrando que a estimativa do tempo de óbito totalmente automatizada é eficiente mesmo sem anotação manual (

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