Name: methods for studying the mechanisms of action of antipsychotic drugs in caenorhabditis elegans
Uploaded: 2014-02-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans at JoVE.com

Het werk werd ondersteund door een NIH Clinical Scientist Development award K08NS002083, een Shervert Frazier Research Institute Grant, en een NARSAD Young Investigator Award aan Edgar A. Buttner.

1. Developmental Delay / Letaliteit Assay: The Wild-Type (N2) en Two Mutant (Mut1 en Mut2) stammen worden beproefd in drie Clozapine Concentraties in een 12-well plaat <ol><li> Op dag 1, pour 2 ml NGM 10 medium in elk putje van een 12-well plaat (elk putje met een 2 cm diameter) en een nacht laten uitharden de bank bij kamertemperatuur (RT). Op dezelfde dag, kies een kolonie van Escherichia coli OP50 bacteriën infecteren van een flesje van 50 ml LB-oplossing, en cultuur in een 37...

<ol>
	<li>Donohoe, D. R., Jarvis, R. A., Weeks, K., Aamodt, E. J., Dwyer, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+adaptation+in+C.+elegans+produced+by+antipsychotic+drugs+requires+serotonin+and+is+associated+with+calcium+signaling+and+calcineurin+inhibition.">Behavioral adaptation in C. elegans produced by antipsychotic drugs requires serotonin and is associated with calcium signaling and calcineurin inhibition.</a> Neurosci. Res. 64, 280-289 (2009).</li><li>Karmacharya, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clozapine+interaction+with+phosphatidyl+inositol+3-kinase+(PI3K)/insulin-signaling+pathway+in+Caenorhabditis+elegans.">Clozapine interaction with phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K)/insulin-signaling pathway in Caenorhabditis elegans.</a> Neuropsychopharmacology. 34, 1968-1978 (2009).</li><li>Rand, J. B., Johnson, C. D., Estein, H. F., Shakes, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 187-204 (1995).</li><li>Kwok, T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+small-molecule+screen+in+C.+elegans+yields+a+new+calcium+channel+antagonist.">A small-molecule screen in C. elegans yields a new calcium channel antagonist.</a> Nature. 441, 91-95 (2006).</li><li>Wang, X., Sliwoski, G. R., Buttner, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relevance+of+Caenorhabditis+elegans+genetics+for+understanding+human+psychiatric+disease.">The relevance of Caenorhabditis elegans genetics for understanding human psychiatric disease.</a> Harv. Rev. Psychiatry. 19, 210-218 (2011).</li><li>Donohoe, D. R., Aamodt, E. J., Osborn, E., Dwyer, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antipsychotic+drugs+disrupt+normal+development+in+Caenorhabditis+elegans+via+additional+mechanisms+besides+dopamine+and+serotonin+receptors.">Antipsychotic drugs disrupt normal development in Caenorhabditis elegans via additional mechanisms besides dopamine and serotonin receptors.</a> Pharmacol. Res. 54, 361-372 (2006).</li><li>Karmacharya, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+effects+of+clozapine:+involvement+of+trace+amine+pathways+in+C.+elegans+and+M.+musculus.">Behavioral effects of clozapine: involvement of trace amine pathways in C. elegans and M. musculus.</a> Brain Res. 1393, 91-99 (2011).</li><li>Saur, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Genome-Wide+RNAi+Screen+in+Caenorhabditis+elegans+Identifies+the+Nicotinic+Acetylcholine+Receptor+Subunit+ACR-7+as+an+Antipsychotic+Drug+Target.">A Genome-Wide RNAi Screen in Caenorhabditis elegans Identifies the Nicotinic Acetylcholine Receptor Subunit ACR-7 as an Antipsychotic Drug Target.</a> PLoS Genet. 9, (2013).</li><li>Avery, L., You, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> C. elegans feeding. WormBook, ed. The C. elegans Research Community, doi:10.1895/wormbook.1.150.1. , (2012).</li><li>Chaudhuri, J., Parihar, M., Pires-daSilva, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introduction+to+worm+lab:+from+culturing+worms+to+mutagenesis.">An introduction to worm lab: from culturing worms to mutagenesis.</a> J Vis Exp. 47, (2011).</li><li>Lewis, J. A., Fleming, J. T., Estein, H. F., Shakes, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Carnorhabditis elegans Modern Biological Analysis of an Organism. 48, 3-29 (1995).</li><li>Davis, J. R., Li, Y., Rankin, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+developmental+exposure+to+ethanol+on+Caenorhabditis+elegans.">Effects of developmental exposure to ethanol on Caenorhabditis elegans.</a> Alcohol Clin. Exp. Res. 32, 853-867 (2008).</li><li>Kage-Nakadai, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+very+long+chain+fatty+acid+acyl-CoA+synthetase+genes,+acs-20+and+acs-22,+have+roles+in+the+cuticle+surface+barrier+in+Caenorhabditis+elegans.">Two very long chain fatty acid acyl-CoA synthetase genes, acs-20 and acs-22, have roles in the cuticle surface barrier in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS One. 5, (2010).</li><li>Partridge, F. A., Tearle, A. W., Gravato-Nobre, M. J., Schafer, W. R., Hodgkin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+C.+elegans+glycosyltransferase+BUS-8+has+two+distinct+and+essential+roles+in+epidermal+morphogenesis.">The C. elegans glycosyltransferase BUS-8 has two distinct and essential roles in epidermal morphogenesis.</a> Dev. Biol. 317, 549-559 (2008).</li><li>Leung, C. K., Deonarine, A., Strange, K., Choe, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+screening+and+biosensing+with+fluorescent+C.+elegans+strains.">High-throughput screening and biosensing with fluorescent C. elegans strains.</a> J. Vis. Exp. (51), (2011).</li></ol>

We beschrijven hier werkwijzen voor het testen van de effecten van APD op de ontwikkeling en het gedrag van C. elegans. DMSO of ethanol wordt gebruikt clozapine lossen, omdat het geneesmiddel relatief onoplosbaar in water. Omdat oplosmiddelen gemeld beïnvloeden C. elegans biologie 12, DMSO-alleen of ethanol-alone controlegroepen essentieel. De hoogste concentratie van DMSO in onze testen is aan 3%, die geen duidelijk effect op C. heeft elegans ontwikkeling. DMSO kan worden...

Caenorhabditis elegans is een eenvoudige genetische organisme vatbaar zijn voor grootschalige vooruit en achteruit genetische screens en chemische genetische screens. C. elegans is gevoelig voor een breed spectrum van bioactieve verbindingen en is derhalve met succes gebruikt om de werkingsmechanismen van een verscheidenheid van dergelijke verbindingen vast. Bijvoorbeeld, bioactieve verbindingen bestudeerd met behulp van worm farmacogenetica bevatten acetylcholine receptor agonisten (zoals levamisol, nicotine, morantel en pyrantel), anesthetica (bijv. halothaan), cafeïne, cholinesteraseremmers (bijv. aldicarb, Lannate en trichloorfon), fluoride, GABA-gerelateerde stoffen (bijv. GABA en muscimol), ivermectine, paraquat, forbolesters en serotonine verwante drugs (bijv. serotonine en imiprimine) 3. Bovendien C. elegans is gebruikt voor grootschalige klein molecuul schermen, waardoor ontdekking van nieuwe bioactieve verbindings en de identificatie van nieuwe genetische doelwitten 4. De C. elegans genoom omvat potentiële antipsychotische geneesmiddel (APD) doelen geconserveerd bij de mens, waaronder genen die coderen voor eiwitten die nodig zijn voor synthese van neurotransmitters en synaptische structuur en functie 5. Aldus C. elegans neurogenetica en neurobiologie aan de lezer methoden voor het ontdekken van nieuwe moleculaire werkingsmechanismen van APD. In nematoden, APD blootstelling vroeg in de ontwikkeling veroorzaakt vertraging in de ontwikkeling, en bij hogere concentraties, dodelijkheid 2,6. APD blootstelling tijdens de volwassenheid produceert gedragsproblemen fenotypes. Bijvoorbeeld, clozapine blootstelling remt motoriek en keelholte pompen en verbetert de eileg 1,2,7. APD-geïnduceerde vertraging in de ontwikkeling en dodelijkheid zijn krachtige fenotypes voor grootschalige chemische genetische screens. Deze fenotypes complex voorzover zij waarschijnlijk meer dan een cellulaire en genetische basis. Daarom worden dergelijke genetische screens wordt naar verschillende indirecte targets opleveren. Echter, heeft ons laboratorium kandidaat-gen schermen en een genoom-brede RNAi scherm onderdrukkers van APD-geïnduceerde vertraging in de ontwikkeling en dodelijkheid uitgevoerd en heeft met succes hersteld genen die waarschijnlijk coderen directe doelen, waaronder dopamine, insuline, en nicotine acetylcholine receptoren 2,8. Genetische screens op basis van APD-geïnduceerde gedrag in de volwassen hebben ook geleid tot de identificatie van nieuwe doelwitten APD, en we zijn nu valideren van targets van zowel ontwikkelings-en gedragsproblemen schermen in zoogdieren 7. Zo verschijnt er een ongewervelde chemisch genetische benadering van nieuwe moleculaire werkingsmechanismen van APD ontdekken haalbaar 5,8 te zijn. De C. elegans keelholte is een orgaan dat 20 neuronen, 20 spiercellen en 20 accessoire cellen, verpakt door een basaal membraan omvat. Net als de zoogdierhart, de keelholte autonoom eennd voortdurend pompen van voedsel in de externe omgeving 9. Remming van de keelholte pompsnelheid compromissen voedselopname, en dus mutaties of geneesmiddelen die de keelholte pompen oorzaak vertraging in de ontwikkeling te remmen of te stoppen 9. APD&#39;s remmen de keelholte pompsnelheid, goed voor een deel van hun effecten op de ontwikkeling en levensvatbaarheid 1,2. Hier gebruiken we de atypische APD clozapine als een voorbeeld voor drug testen voor nematode ontwikkeling en keelholte pompen demonstreren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="406">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td>Clozapine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C6305</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">D8418</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Acetic acid (HAC)</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP2401</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Sodium hydroxide(NaOH)</td>
			<td style="width:71px;">EMD</td>
			<td style="width:119px;">SX0590-13</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:216px;">Hypochlorite</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">425044</td>
		</tr>
		<tr height="32">
			<td height="32" style="height:32px;width:236px;">Centrifuge 5810</td>
			<td style="width:188px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:200px;">5810 000.017</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:236px;">Incubator shaker</td>
			<td style="width:188px;">New Brunswick Scientific</td>
			<td style="width:200px;">M1246-0006</td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:236px;">Low temperature incubator 815</td>
			<td style="width:188px;">Precision Scientific</td>
			<td style="width:200px;">J1790-1B</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:236px;">Stereo microscope</td>
			<td style="width:188px;">Olympus</td>
			<td style="width:200px;">SZX12</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:236px;">Petri dish 35 x 10 mm</td>
			<td style="width:188px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:200px;">NC9434271</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:236px;">12-well tissue culture plate</td>
			<td style="width:188px;">BD Falcon</td>
			<td style="width:200px;">REF 353043</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methods for studying the mechanisms of action of antipsychotic drugs in caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is een eenvoudige genetische organisme vatbaar zijn voor grootschalige vooruit en achteruit genetische screens en chemische genetische screens. De C. elegans genoom omvat potentiële antipsychotische geneesmiddel (APD) doelen geconserveerd bij de mens, waaronder genen die coderen voor eiwitten die nodig zijn voor synthese van neurotransmitters en synaptische structuur en functie. APD blootstelling produceert ontwikkelingsvertraging en / of letaliteit bij nematoden in een concentratie-afhankelijke wijze. Deze fenotypes worden veroorzaakt, gedeeltelijk door APD-geïnduceerde remming van pharynx pompen 1,2. Aldus, de ontwikkeling fenotype een neuromusculaire basis, waardoor het nuttig farmacogenetische studies van neuroleptica. Hier laten we zien gedetailleerde procedures voor het testen van APD effecten op de nematode ontwikkeling en keelholte pompen. Voor de ontwikkelings-test worden gesynchroniseerd embryo&#39;s op nematode groeimedium (NGM) platen die APD, en de fasen van de ontwikkeling van ani geplaatstmals worden vervolgens dagelijks gescoord. Voor de keelholte pompsnelheid assay, geënsceneerd jonge volwassen dieren worden getest op NGM platen met APD. Het aantal keelholte pompen per tijdseenheid wordt opgenomen, en de pompsnelheid wordt berekend. Deze testen kunnen worden gebruikt voor het bestuderen van vele andere soorten kleine moleculen of zelfs grote moleculen.

1. Vertraging in de ontwikkeling / dodelijkheid testresultaat Een typisch resultaat voor ontwikkelingsvertraging / letaliteit test wordt aangetoond in figuren 1a en 1b. Wanneer wildtype dieren in de controlegroep zijn uitgegroeid tot de zwangere volwassen stadium (figuur 1a), wildtype dieren blootgesteld aan clozapine nog in de jonge larvale stadia of dood (Figuur 1b). Figuur 1c toont een representatief resultaat vergeleken een...

Watch this Scientific Journal Video about Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans at JoVE.com

Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans

Benaderingen voor het testen van de effecten van antipsychotica (APD) in Caenorhabditis elegans worden gedemonstreerd. Assays zijn beschreven voor het testen van geneesmiddelen effecten op de ontwikkeling en de levensvatbaarheid en keelholte pompsnelheid. Deze methoden zijn ook van toepassing voor farmacogenetisch experimenten met andere dan APD drugklassen.

Methoden voor het bestuderen van de werkingsmechanismen van Antipsychotica in<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Caenorhabditis elegans is a simple genetic organism amenable to  large-scale forward and reverse genetic screens and chemical genetic screens. The C.  ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

Muis In Utero Elektroporatie: Gecontroleerde spatiotemporele Gene Transfectie

In order to understand the function of genes expressed in specific region of the developing brain, including signaling molecules and axon guidance ...

Direct Intraventricular Delivery of Drugs to the Rodent Central Nervous System

Directe Intraventriculaire levering van drugs aan het knaagdier centrale zenuwstelsel

Due to an inability to cross the blood brain barrier, certain drugs need to be directly delivered into the central nervous system (CNS). Our lab focuses ...

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

Een<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Model Systeem voor Amylopathy Study

Amylopathy is a term that describes abnormal synthesis and accumulation of amyloid beta (A&beta;) in tissues with time. A&beta; is a hallmark of ...

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

Hele Mount immunolabeling van olfactorische receptor neuronen in de<em&gt; Drosophila</em&gt; Antenne

Odorant molecules bind to their target receptors in a precise and coordinated manner. Each receptor recognizes a specific signal and relays this ...

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

Een test voor het meten van de effecten van ethanol de voortbeweging Snelheid<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Alcohol use disorders are a significant public health concern, for which there are few effective treatment strategies. One difficulty that has delayed the ...

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Agarose microkamers naar Lange termijn Calcium Imaging van<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Behavior is controlled by the nervous system. Calcium imaging is a straightforward method in the transparent nematode Caenorhabditis elegans to measure ...

Novel Metrics to Characterize Embryonic Elongation of the Nematode Caenorhabditis elegans

Novel Metrics to Characterize Embryonic Elongation of the Nematode Caenorhabditis elegans

Novel Metrics te karakteriseren Embryonale Verlenging van de nematode<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Dissecting the signaling pathways that control the alteration of morphogenic processes during embryonic development requires robust and sensitive metrics. ...

A Caenorhabditis elegans Nutritional-status Based Copper Aversion Assay

A Caenorhabditis elegans Nutritional-status Based Copper Aversion Assay

EEN<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Voedingsstatus gebaseerde Koper Aversion Assay

To ensure survival, organisms must be capable of avoiding unfavorable habitats while ensuring a consistent food source. Caenorhabditis elegans alter their ...

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Ratiometric Calcium Imaging of Individual Neurons in Behaving Caenorhabditis Elegans

Ratiometric Calcium beeldvorming van individuele neuronen in gedragen Caenorhabditis Elegans

It has become increasingly clear that neural circuit activity in behaving animals differs substantially from that seen in anesthetized or immobilized ...

Imaging Dendritic Spines in Caenorhabditis elegans

Imaging Dendritic Spines in Caenorhabditis elegans

Beeldvorming van dendritische stekels bij Caenorhabditis elegans

Dendritic spines are specialized sites of synaptic innervation modulated by activity and serve as substrates for learning and memory. Recently, dendritic ...