Name: a high-throughput assay for the prediction of chemical toxicity by automated phenotypic profiling of caenorhabditis elegans
Uploaded: 2019-03-14T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans at JoVE.com

Författarna vill tacka CGC för Vänligen skicka den C. elegans. Detta arbete stöddes av nationella nyckel forskning och utveckling Program i Kina (nr 2018YFC1603102, nr 2018YFC1602705); National Natural Science Foundation Kina Grant (nr 31401025, #81273108 #81641184), kapital hälsa forskning och utveckling av särskilda projekt i Peking (nr 2011-1013-03), fondens öppnandet av Beijing nyckel laboratorium miljötoxikologi (# 2015HJDL03), och naturvetenskap Foundation i Shandong-provinsen, Kina (ZR2017BF041).

Protokollet följer riktlinjerna för djurens vård av djur etikkommittén i Beijing Center för förebyggande och kontroll i Kina.
1. kemiska beredningar
<ol><li>Få kemikalier (tabell 1 och Tabell för material).</li>
	<li>Bestämma den högsta och lägsta dos av enskilda kemikalier för en minsta koncentration av 100% dödlighet (LC100, 24 h) och en maximal koncentration av 100% nonlethality (LC0, 24 h) till maskar. Använd minst sex spädningar av den h?...

<ol>
	<li>Anderson, G. L., 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=Assessing+behavioral+toxicity+with+Caenorhabditis+elegans.">Assessing behavioral toxicity with Caenorhabditis elegans.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 23 (5), 1235-1240 (2004).</li><li>Boyd, W. A., 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+high-throughput+method+for+assessing+chemical+toxicity+using+a+Caenorhabditis+elegans+reproduction+assay.">A high-throughput method for assessing chemical toxicity using a Caenorhabditis elegans reproduction assay.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 245 (2), 153-159 (2010).</li><li>Boyd, W. A., Williams, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+sensitivity+of+three+nematode+species+to+copper+and+their+utility+in+aquatic+and+soil+toxicity+tests.">Comparison of the sensitivity of three nematode species to copper and their utility in aquatic and soil toxicity tests.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 22 (11), 2768-2774 (2003).</li><li>Dengg, M., van Meel, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caenorhabditis+elegans+as+model+system+for+rapid+toxicity+assessment+of+pharmaceutical+compounds.">Caenorhabditis elegans as model system for rapid toxicity assessment of pharmaceutical compounds.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 50 (3), 209-214 (2004).</li><li>Schouest, K., 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=Toxicological+assessment+of+chemicals+using+Caenorhabditis+elegans+and+optical+oxygen+respirometry.">Toxicological assessment of chemicals using Caenorhabditis elegans and optical oxygen respirometry.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 28 (4), 791-799 (2009).</li><li>Sprando, R. L., 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+method+to+rank+order+water+soluble+compounds+according+to+their+toxicity+using+Caenorhabditis+elegans,+a+Complex+Object+Parametric+Analyzer+and+Sorter,+and+axenic+liquid+media.">A method to rank order water soluble compounds according to their toxicity using Caenorhabditis elegans, a Complex Object Parametric Analyzer and Sorter, and axenic liquid media.</a> Food and Chemical Toxicology. 47 (4), 722-728 (2009).</li><li>Wang, D., Xing, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+locomotion+behavioral+defects+induced+by+acute+toxicity+from+heavy+metal+exposure+in+nematode+Caenorhabditis+elegans.">Assessment of locomotion behavioral defects induced by acute toxicity from heavy metal exposure in nematode Caenorhabditis elegans.</a> Journal of Environmental Sciences (China). 20 (9), 1132-1137 (2008).</li><li>Leung, M. 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=Caenorhabditis+elegans:+an+emerging+model+in+biomedical+and+environmental+toxicology.">Caenorhabditis elegans: an emerging model in biomedical and environmental toxicology.</a> Toxicological Sciences. 106 (1), 5-28 (2008).</li><li>Li, Y., 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=Correlation+of+chemical+acute+toxicity+between+the+nematode+and+the+rodent.">Correlation of chemical acute toxicity between the nematode and the rodent.</a> Toxicology Research. 2 (6), 403-412 (2013).</li><li>Boyd, W. A., 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=Effects+of+genetic+mutations+and+chemical+exposures+on+Caenorhabditis+elegans+feeding:+evaluation+of+a+novel,+high-throughput+screening+assay.">Effects of genetic mutations and chemical exposures on Caenorhabditis elegans feeding: evaluation of a novel, high-throughput screening assay.</a> PLoS One. 2 (12), 1259 (2007).</li><li>Xian, B., 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=WormFarm:+a+quantitative+control+and+measurement+device+toward+automated+Caenorhabditis+elegans+aging+analysis.">WormFarm: a quantitative control and measurement device toward automated Caenorhabditis elegans aging analysis.</a> Aging Cell. 12 (3), 398-409 (2013).</li><li>Gao, S., 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=Classification+and+prediction+of+toxicity+of+chemicals+using+an+automated+phenotypic+profiling+of+Caenorhabditis+elegans.">Classification and prediction of toxicity of chemicals using an automated phenotypic profiling of Caenorhabditis elegans.</a> BMC Pharmacology and Toxicology. 19 (1), 18 (2018).</li><li>Moyson, S., 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=Mixture+effects+of+copper,+cadmium,+and+zinc+on+mortality+and+behavior+of+Caenorhabditis+elegans.">Mixture effects of copper, cadmium, and zinc on mortality and behavior of Caenorhabditis elegans.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 37 (1), 145-159 (2018).</li><li>Wang, X., 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=Lifespan+extension+in+Caenorhabditis+elegans+by+DMSO+is+dependent+on+sir-2.1+and+daf-16.">Lifespan extension in Caenorhabditis elegans by DMSO is dependent on sir-2.1 and daf-16.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 400 (4), 613-618 (2010).</li><li>Boyd, W. A., 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=Developmental+Effect+of+the+ToxCast+Phase+I+and+Phase+II+Chemicals+in+Caenorhabditis+elegans+and+Corresponding+Responses+in+Zebrafish,+Rats,+and+Rabbits.">Developmental Effect of the ToxCast Phase I and Phase II Chemicals in Caenorhabditis elegans and Corresponding Responses in Zebrafish, Rats, and Rabbits.</a> Environmental Health Perspectives. 124 (5), 586-593 (2016).</li></ol>

Fördelarna med C. elegans har lett till dess ökande användning i toxikologi9, både för mekanistiska studier och high-throughput screening metoder. En ökad roll för C. elegans i kompletterar andra modellsystem i toxikologisk forskning har varit anmärkningsvärd under de senaste åren, särskilt för snabb toxicitet bedömning av nya kemikalier. Denna artikel ger en ny analys av hög genomströmning, kvantitativ genomgång av masken fenotyper i en plattan med 384 brunnar f?...

Tillsammans med den snabba utvecklingen av kemiska föreningar tillämpas på industriell produktion och människors dagliga liv, är det viktigt att studera de toxicitetstester modeller för kemikalier. I många fall är den gnagare djurmodell anställd för att utvärdera den potentiella toxiciteten av olika kemikalier på hälsa. Bestämningen av dödliga koncentrationer (dvs. den analyseras 50% dödliga dosen [LD50] av olika kemikalier) används i allmänhet som den traditionella parametern i en gnagare (råtta/mus) modell in vivo vilket är tidskrävande och dyrt. Dessutom, på grund av att minska, förfina eller ersätta (3R) principen som är central för djurskydd och etik, nya metoder som möjliggör utbyte av högre djur är värdefulla för vetenskaplig forskning1,2,3 . C. elegans är en frilevande nematoder som har isolerats från marken. Det har använts som en forskning organism i laboratoriet på grund av dess positiva egenskaper, som en kort lifespan, lätt odling och effektiv reproduktion. Dessutom bevaras många grundläggande biologiska spridningsvägar, inklusive grundläggande fysiologiska processer och stressreaktioner i C. elegans, i högre däggdjur4,5,6,7 , 8. i ett par jämförelser som vi och andra har gjort, det finns en god överensstämmelse mellan C. elegans toxicitet och toxicitet observerades hos gnagare9. Allt detta gör C. elegans en bra modell för att testa effekterna av kemiska toxicitet Invivo.
Nyligen har kvantifieras vissa studier de fenotypiska egenskaperna hos C. elegans. Funktionerna kan användas för att analysera toxicitet av kemikalier2,3,10 och åldrandet av maskar11. Vi har också utvecklat en metod som kombinerar en flytande mask odlingsskålar system och en bild analyssystem, där maskar är odlade i en plattan med 384 brunnar enligt olika kemiska behandlingar12. Denna kvantitativa teknik har utvecklats för att automatiskt analysera 33 parametrar i C. elegans efter 12-24h av kemisk behandling i en plattan med 384 brunnar med flytande medium. En automatiserad Mikroskop scenen används för experimentell video förvärv. Videor bearbetas av ett skräddarsydda program och 33 funktioner relaterade till maskar rörliga beteende är kvantifierade. Metoden används för att kvantifiera de masken fenotyperna under behandling av 10 föreningar. Resultaten visar att olika toxicitet kan ändra fenotyperna av C. elegans. Dessa kvantifierade fenotyper kan användas för att identifiera och förutse den akuta toxiciteten av olika kemiska föreningar. Det övergripande målet med denna metod är att underlätta observation och fenotypiska kvantifiering av experiment med C. elegans i en flytande kultur. Denna metod är användbar för tillämpningen av C. elegans i kemisk toxicitet utvärderingar och fenotyp kvantifieringar, som hjälpa till att förutsäga den akuta toxiciteten av olika kemiska föreningar och upprätta en prioriteringslista för ytterligare traditionella kemisk toxicitet bedömning på en gnagare modell. Dessutom kan denna metod tillämpas på toxicitet screening och testning av nya kemikalier eller föreningen som mat tillsatsen agent föroreningar, pharmacautical föreningar, miljömässiga exogena förening och så vidare.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:959px;" width="957">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">2-Propanol</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">59300</td>
			<td style="width:407px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">384-well plates</td>
			<td style="width:171px;">Throme</td>
			<td style="width:175px;">142761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Agar</td>
			<td>Bacto</td>
			<td style="width:175px;">214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Atropine sulfate</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">PHL80892</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Bleach buffer</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td>0.5 mL of 10 M NaOH, 0.5 mL of5% NaClO, 9 mL ofultrapure water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Cadmium chloride</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">202908</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Calcium chloride</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">21074</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">CCD camera</td>
			<td style="width:171px;">Zeiss</td>
			<td style="width:175px;">AxioCam HRm</td>
			<td style="width:407px;">Zeiss microscopy GmbH</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Cholesterol</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">C8667</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Copper(II) sulfate</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">451657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Ethanol</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">24105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Ethylene glycol</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">324558</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Glycerol</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">G5516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">K-Medium</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:407px;">3.04 g of NaCl and 2.39 g of KCl in 1 L ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">LB Broth&#160;</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:407px;">10&#160;g/L&#160;Tryptone,&#160;5&#160;g/L&#160;Yeast&#160;Extract,&#160;5&#160;g/L&#160;NaCl&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">63140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:207px;">NGM Plate</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:407px;">3 g ofNaCl, 17 g ofagar, 2.5 g ofpeptone in 1 L of ultrapure water, after autoclave add 1 mL of cholesterol (5 mg/mL in ethanol), 1 mL of MgSO4 (1 M), 1 mL of CaCl2 (1 M), 25 mL of PPB buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Peptone</td>
			<td>Bacto</td>
			<td style="width:175px;">211677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Potassium chloride</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">60130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Potassium phosphate dibasic</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">795496</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Potassium phosphate monobasic</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">795488</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">PPB buffer</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:407px;">35.6 g of K2HPO4, 108.3 g of KH2PO4 in 1 L ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">shaker</td>
			<td style="width:171px;">ZHICHENG</td>
			<td style="width:175px;">ZWY-200D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">71382</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Sodium fluoride</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">s7920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">71690</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Sodium hypochlorite solution</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">239305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">The link of program</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:407px;">https://github.com/weiyangc/ImageProcessForWellPlate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tryptone</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">T7293</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Yeast extract</td>
			<td style="width:171px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:175px;">Y1625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Zeiss automatic microscope&#160;</td>
			<td style="width:171px;">Zeiss</td>
			<td style="width:175px;">AXIO Observer.Z1</td>
			<td style="width:407px;">Zeiss automatic microsco with peproprietary software Zen2012 and charge coupled device(CCD) camera</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a high-throughput assay for the prediction of chemical toxicity by automated phenotypic profiling of caenorhabditis elegans

Tillämpa Toxicitetstestning av kemikalier i högre ordning organismer, till exempel möss eller råttor, är tidskrävande och dyrt, på grund av sin långa livslängd och underhåll problem. Tvärtom Nematoden Caenorhabditis elegans (C. elegans) har fördelar att göra det till ett idealiskt val för toxicitetstester: en kort lifespan, lätt odling och effektiv reproduktion. Här beskriver vi ett protokoll för automatisk fenotypiska profilering av C. elegans i en plattan med 384 brunnar. Nematoder maskar är odlade i en plattan med 384 brunnar med flytande medium och kemisk behandling, och videor tas av varje brunn att kvantifiera den kemiska påverkan på 33 mask funktioner. Experimentella resultat visar att de kvantifierade fenotyp funktionerna kan klassificera och förutsäga den akuta toxiciteten för olika kemiska föreningar och upprätta en prioriteringslista för ytterligare traditionella kemiska toxicitet bedömning tester i en gnagare modell.

Vi har testat fenotyperna av maskar som utsätts för olika koncentrationer av mer än 10 kemikalier12. I testet kvantifierades 33 olika funktioner för varje kemisk förening vid tre tidpunkter (0 h, 12 h och 24 h). En jämförelse mellan en handbok och en automatisk analys av en livslängd analysen gjordes tidigare,11,12. I denna analys hittade vi att kemikalier och koncentrationer kan påverka de masken ...

Watch this Scientific Journal Video about A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans at JoVE.com

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

En kvantitativ metod har utvecklats för att identifiera och förutse akuta toxicitet av kemikalier genom att automatiskt analysera fenotypiska profilering av Caenorhabditis elegans. Det här protokollet beskriver hur man behandla maskar med kemikalier i en plattan med 384 brunnar, fånga videos och kvantifiera toxikologiska relaterade fenotyper.

En hög genomströmning analys för Prediktion av kemiska toxiciteten av automatiserad fenotypiska profilering av Caenorhabditis elegans

Applying toxicity testing of chemicals in higher order organisms, such as mice or rats, is time-consuming and expensive, due to their long lifespan and ...

C.elegans toxikologisk analys är värdefull. Detta protokoll beskriver hur man behandlar C.elegans med kemikalier i en 384-väl platta, fånga videor och kvantifiera toxikologisk-relaterade fenotyper. Denna metod skulle kunna bidra till att identifiera och förutsäga en kemikalies potentiella akut toxicitet.Denna kvantitativa teknik har utvecklats för att automatiskt analysera de 33 parametrarna för C.elegans efter 12 till 24 timmars kemisk behandling i en 384-brunnsplatta med flytande medium. C.elegans är värdefullt som en bra modell för bedömning av snabb toxicitet för nya kemikalier. Som möss, Det kan tillämpas på toxicitet screening och testning av nya kemikalier, eller föreningen som livsmedelstillsatsen agent föroreningar, farmaceutisk förening, miljö exogen förening, och så vidare.Läs protokollet noggrant och följ alltid med steg för steg, då kommer du att vara den goda. Visuell demonstration är lättare för användaren att se driften av varje steg, och resultatet av åtgärden. Demonstrerar proceduren blir Wenjing Zhang och Gaochao Han.De är doktorander från mitt laboratorium. Till att börja, genomföra en preliminär mask allergitest för en ny kemikalie, att bestämma den högsta dosen, och den lägsta dosen, som är den minsta koncentrationen av 100%dödlighet, och den maximala koncentrationen av 100%icke-dödlighet. För detta experiment, förbereda sju gradient koncentrationer av kadmiumklorid.För att förbereda två gånger den högsta koncentrerade vattenlösningen, lös 92,8 milligram kadmiumklorid fast pulver i ett centrifugrör fyllt med åtta milliliter K medium. Vortex att blanda. När pulvret är helt upplöst, använd en pipetten för att fylla upp till 10 milliliter.Bered övriga koncentrationsnivåer genom utspädning med K medium. I en super ren bänk, använd en steril spets för att plocka en enda koloni av E.coli OP50 från strimma plattan, och placera den i kolven med 100 milliliter LB buljong för att inokulera kolonin. Odla den över natten vid 37 grader Celsius i inkubatorn shaker.Häll NGM i en 90 milliliter plast Petri platta. Frö varje platta med 300 mikroliter E.coli OP50 lösning. Inkubera N2-maskar på NGM-plattorna med OP50 vid 20 grader Celsius i ca 2 till 3 dagar, tills de flesta maskarna har nått vuxenstadiet.Med sterilt vatten, tvätta ner gravid maskar i en 15 milliliter steril konisk centrifug röret att skörda. Låt maskarna slå sig till ro i minst 2 minuter. Aspirera vattnet och tillsätt fem milliliter blekmedel buffert.Vortexa röret i fem minuter, och sedan sätta röret i en centrifug att snurra på en relativ centrifugalkraft på 1300 i 30 sekunder för att pelleta äggen. Använd en pipett för att aspirera supernatanten. Tillsätt fem milliliter steriliserat vatten i röret för att tvätta äggen, och virvel röret i fem sekunder.Centrifugera röret i 30 sekunder, vid en relativ centrifugalkraft på 1300. Ta bort supernatanten och tillsätt fem milliliter steriliserat vatten för att tvätta igen. Pipettera äggen på en ny NGM-platta med OP50.Inkubera dem i 20 grader Celsius över natten. Nästa morgon når de kläckta maskarna L1-stadiet. Efter ungefär 40 timmar når maskarna L4-stadiet.Med K medium, tvätta L4 scenen maskar av Petri plattorna i en 50 milliliter steril konisk slang. Pipett 50 mikroliter av masken vätskan från röret till ett glas slide. Använd under ett stereomikroskop en pipettering för att justera koncentrationen av maskar till cirka 40 djur per 100 mikroliter K-medium.Tillsätt 50 mikroliter av det förberedda mediet i varje brunn av 384-brunnsplattan. Dessa synkroniserade L4 steg maskar är redo för följande behandling av kemikalier. Innan du lägger till kemikalierna, placera 384-brunnsplattan, med de synkroniserade maskarna på den automatiska scenen, och ställ in videokamera med det programmerade förvärvsförfarandet.I 384-brunnsplattan behandlas maskar med sex till sju doser av varje enskild kemikalie, med åtta parallella brunnar som innehåller 50 mikroliter av den två gånger kemiska lösningen för varje dosering. Bered minst tre grupper om åtta parallella brunnar av K-medium som en kontroll. Tillsätt 50 mikroliter av den två gånger kemiska lösningen för varje brunn.Ange tiden som nolltimmarspunkt. Sedan sätter du 384-brunnsplattan i inkubatorsskakerna inställd på 20 grader Celsius och 80 varv per minut. Efter en önskad tid, ta bort plattan från inkubatorn, och överför den till det automatiska stadiet.Ta videor av varje brunn av plattan, vid 12 timmar, och vid 24 timmar för att kontrollera maskarnas fenotyper. Börja bearbeta den experimentella videon genom att överföra videofilerna till datorn. Via det grafiska användargränssnittet, klicka på Knappen Välj, för att välja källbilder katalog.Lägg till den mellersta resultatkatalogen. De mellersta resultaten inkluderar de segmenterade bilderna, som är användbara för visuell observation av de bearbetade bilderna. Lägg till den slutliga resultatkatalogen i gränssnittet.Ställ in den genomsnittliga parametern för maskstorlek vid 2, 000, i textrutan Worm Size i gränssnittet. Ställ in tröskeln för flyttad kvot vid 0,93 i gränssnittet. Klicka på knappen Analysera för att starta bildbehandlingen.Programmet som utvecklats kan känna igen maskar och kvantifiera fenotyper automatiskt. I detta experiment kvantifierades 33 distinkta egenskaper för behandling av kadmiumklorid vid tre tidpunkter, noll-timme, 12 timmar och 24 timmar. Experimentella bilder visar att maskarna dog snabbare när den kemiska koncentrationen ökade.I början fanns det ingen signifikant skillnad mellan bekämpningen och de kemiska behandlingarna. Efter 12 timmars behandling blev maskarna som behandlades med en hög koncentration rakare och mindre böjda än vid lägre koncentrationer eller i kontrollgrupper. Den stora axellängden av maskkroppen omfattas regionen ökade som tiden ökade.Det finns också en gradienttrend från lägre till högre kemiska koncentrationer i både den stora axeln och i den mindre axellängden. Maskarna'motility, baserat på området och förhållandet, visade liknande mönster. Ingen signifikant skillnad observerades i början.Allt eftersom tiden gick visade maskarna i kontrollgruppen en stabil minskning av motiliteten. Efter 12 och 24 timmar visade de maskar som behandlades med kadmiumklorid signifikanta skillnader i motilitet, jämfört med kontrollgrupper. Dessutom visade maskarna under behandlingar med högre koncentration en svagare motilitet, jämfört med maskarna under lägre koncentrationsbehandlingar.Sammanfattningsvis, denna teknik banar ett sätt för snabb toxicitet bedömning i flera områden. Forskare som skulle kunna tillämpa metoden för akut analys av toxicitet i livsmedelsburna toxikos, säkerhetsutvärdering av farmaceutiska föreningar, liksom akut toxicitet screening, och detektion av nya kemikalier, och de miljömässiga exogena föreningar. Kadmiumkloriden är ett lågt giftigt ämne.Använd gärna handskar och en mask under din hantering, och följ bruksanvisningen.

Research

JoVE Journal

Environment

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

Determination of Microbial Extracellular Enzyme Activity in Waters, Soils, and Sediments using High Throughput Microplate Assays

Fastställande av mikrobiell extracellulär enzymaktivitet i Vatten, Jord och sediment med hjälp av hög genomströmning mikroplattor Analyser

Much of the nutrient cycling and carbon  processing in natural environments occurs through the activity of extracellular  enzymes released by ...

High-throughput Fluorometric Measurement of Potential Soil Extracellular Enzyme Activities

Hög kapacitet Fluorometrisk Mätning av Potential Soil Extracellulär Enzymaktiviteter

Microbes in soils and other environments produce extracellular enzymes to depolymerize and hydrolyze organic macromolecules so that they can be ...

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Optimerad Negativ Färgning: a hög kapacitet protokoll för prövningen Liten och Asymmetric Protein Structure genom elektronmikroskopi

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

Fysikaliska, kemiska och biologiska karakterisering av Six Biochars Producerad för sanering av förorenade områden

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

Hög genomströmning Screening av motsträvighet Variationer i lignocellulosabiomassa: Total Lignin, Lignin monomerer, och enzymatisk Sugar Release

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

Hög genomströmning, hur provtagningsutrustningen skall protokollet för analys av bearbetning parametrar och näringsvärde i majs (Zea mays L.)

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...

A 3-dimensional (3D)-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

A 3-dimensional 3D-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

En 3-dimensionell (3D)-tryckt mall för hög genomströmning zebrafiskar Embryo Arraying

The zebrafish is a globally recognized fresh water organism frequently used in developmental biology, environmental toxicology, and human disease related ...

High-throughput Siderophore Screening from Environmental Samples: Plant Tissues, Bulk Soils, and Rhizosphere Soils

High-throughput Siderophore Screening från miljöprover: växt vävnader, Bulk jordar och odlingsbädden jordar

Siderophores (low-molecular weight metal chelating compounds) are important in various ecological phenomenon ranging from iron (Fe) biogeochemical cycling ...

Using Caenorhabditis elegans for Studying Trans- and Multi-Generational Effects of Toxicants

Using Caenorhabditis elegans for Studying Trans- and Multi-Generational Effects of Toxicants

Användning av Caenorhabditis elegans för att studera effekter av toxicants och Multigenerationseffekter

Information about toxicities of chemicals are essential in their application and waste management. For chemicals at low concentrations, the long-term ...

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

Standardized Methods for Measuring Induction of the Heat Shock Response in Caenorhabditis elegans

Standardiserade metoder för mätning av induktion av värmechockresponsen i Caenorhabditis elegans

The heat shock response (HSR) is a cellular stress response induced by cytosolic protein misfolding that functions to restore protein folding homeostasis, ...