The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Dutch was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Chemical Physiology, The Scripps Research Institute, 2Department of Molecular and Experimental Medicine, The Scripps Research Institute
Important: There has been an erratum issued for this article. Read more…
Solis, G. M., Petrascheck, M. Measuring Caenorhabditis elegans Life Span in 96 Well Microtiter Plates. J. Vis. Exp. (49), e2496, doi:10.3791/2496 (2011).
Levensduur is een biologisch proces gereguleerd door verschillende genetische paden. Een strategie om de biologie van het ouder worden te onderzoeken is het bestuderen van dieren die haven van mutaties in componenten van de leeftijd-regelgevende paden. Als deze mutaties verstoren de functie van de leeftijd-regelgevende weg en dus veranderen de levensduur van het gehele organisme, ze belangrijke mechanistische inzichten 1-3.
Een andere strategie om de regulering van levensduur te onderzoeken is om kleine moleculen te gebruiken om verstoren leeftijd regelgeving paden. Tot op heden zijn een aantal moleculen waarvan bekend is dat de levensduur te verlengen in verschillende modelorganismen en worden gebruikt als instrumenten om de biologie van veroudering 4-16 studie. Het aantal geïdentificeerde moleculen tot nu toe is klein in vergelijking met de genetische "toolset" die beschikbaar is voor de biologie van veroudering te bestuderen.
Caenorhabditis elegans is een van de belangrijkste modellen die gebruikt worden om te studeren veroudering omwille van zijn uitstekende genetica en korte levensduur van drie weken. Meer recent heeft C.elegans ontpopt als een modelorganisme voor fenotype based drug-schermen 5,7,16-20 vanwege zijn kleine formaat en de mogelijkheid om te groeien in microtiterplaten.
Hier presenteren wij een test om te C.elegans levensduur te meten in 96 goed microtiterplaten. De test werd ontwikkeld en met succes gebruikt om grote bibliotheken scherm voor moleculen die C.elegans levensduur 7 uit te breiden. De betrouwbaarheid van de test werd geëvalueerd in meerdere tests: ten eerste, door het meten van de levensduur van de wild-type dieren gekweekt bij verschillende temperaturen, ten tweede, door het meten van de levensduur van de mutanten met gewijzigde levensduur, ten derde, door het meten van veranderingen in de levensduur in reactie op verschillende concentraties van het antidepressivum Mirtazepine. Mirtazepine al eerder is aangetoond dat de levensduur te verlengen C.elegans 7. De resultaten van deze tests tonen aan dat de test in staat is om eerdere bevindingen te repliceren van andere testen en is kwantitatief. De microtiterplaat formaat maakt ook deze levensduur test compatibel met geautomatiseerde liquid handling systemen en staat de integratie in geautomatiseerde platforms.
Overzicht: Het protocol is opgesplitst in vier delen. Deel 1 beschrijft hoe voor te bereiden de voeding bacteriën. Deel 2 beschrijft hoe de voorbereiding van de worm cultuur. Deel 3 beschrijft hoe om te scoren levensduur. Part 4 toont een aantal representatieve resultaten, en in deel 5 wordt beschreven hoe u de voorbereiding van de gewenste oplossingen. Levensduur experimenten enkele weken in beslag. Voor elke stap van het protocol week, is dag en tijd van de dag opgenomen om de planning te vergemakkelijken. De L4 stadium (dag 0) wordt gebruikt als referentiepunt voor de gehele protocol.
1. De voorbereiding van Feeding bacteriën
Dit gedeelte beschrijft de bereiding van de voeding bacteriën. De specifieke E. coli-stam gebruikt om C.elegans feed is genoemd OP50. Voorafgaand aan dit protocol, om kruisbesmetting van de worm cultuur met andere bacteriën te voorkomen, is de OP50 stam is gemaakt carbenicilline / ampicilline resistente 21. Bereid de OP50 vier tot vijf dagen op voorhand. Alle materialen die in contact komen met OP50 moeten steriel zijn.
Dag -7: donderdag (week 1): Inoculatie 5 ml TB met 100 ug / ml ampicilline en 0,1 ng / ml amfotericine B met een OP50 kolonie en incubeer overnacht bij 37 ° C in een bacteriële shaker.
Dag -6: vrijdag (week 1).
'S ochtends 08:30. Inoculeer vroeg om voldoende tijd voor de cultuur tot verzadiging te bereiken
2. De voorbereiding van een synchrone Worm Cultuur
Deze paragraaf beschrijft de bereiding van de worm cultuur. Het doel is het genereren van een leeftijd-synchrone bevolking van wormen. Alle materialen die in contact komen met C.elegans na de behandeling bleekmiddel in stap 5 moeten steriel zijn. Platen zijn bewaard bij 20 ° C, tenzij anders aangegeven.
Dag -6: vrijdag (week 1), 16u00: Transfer van de dieren om een nieuwe plaat
Dag -3: maandag (week 2) 10:00: Opzetten van een synchrone bevolking
Dag -2: dinsdag (week 2), 12.00 uur: Zaad van de dieren in platen
Dag 0: donderdag (week 2) voor de middag: Steriliseer dieren door het toevoegen van Fluorodeoxyuridine (FUDR)
Dag 1: vrijdag (week 2): Voeg drugs aan cultuur
Dag 4: maandag (week 3): Change jagers
Dag 5: dinsdag (week 3): Voeg nieuwe OP50 aan uithongering te voorkomen
3. Scoren van de levensduur.
Deze paragraaf beschrijft hoe de overleving van de gesynchroniseerde worm bevolking van deel 2 wordt bewaakt totdat de dieren stierven. Te houden aan de dieren in de platen met 96 putjes, gebruik dan een omgekeerde microscoop met een 2x of 2,5 x doelstelling. Record overleving gegevens drie keer per week, maandag, woensdag en vrijdag. Gebruik beweging om te bepalen of de dieren worden levend of dood. Sterk licht, met name blauw licht, induceert de dieren te verplaatsen. Verwijder geen dode dieren uit de test. Af en toe kan dieren die niet bewoog en werden bepaald dood in de vorige telling gaan later.
4. Representatieve resultaten.
In dit gedeelte wordt een voorbeeld van hoe een verslag van de levensduur gegevens die zijn gegenereerd door deze test en een aantal representatieve resultaten te houden.
Figuur 1A toont een voorbeeld van hoe de levensduur gegevens vast te leggen tijdens deze test. Een Excel-sheet wordt gebruikt om bij te houden van het voortbestaan van de populaties in elk putje. Voor elke goed het te coördineren in de plaat, stam, drugs, concentratie van het geneesmiddel en het totale aantal dieren leven op dag 0 (X0) is opgenomen aan het begin van het experiment. Record date, evenals het aantal levende en dode dieren drie keer per week, om het overleven van de verschillende bevolkingsgroepen in elk putje te volgen. De grafiek van de resultaten, het berekenen van de fractie van de dieren levend voor elke dag en plot als een functie van de tijd in dagen. P-waarden moeten worden berekend met behulp van statistische pakketten zoals STATA of vergelijkbare software.
Het medium levensduur van C.elegans is afhankelijk van de temperatuur. Figuur 1B laat zien dat afhankelijk van de temperatuur veranderingen in de levensduur nauwkeurig worden gereproduceerd door de microtiterplaat op basis van levensduur test 22. Ook de microtiterplaat test reproduceert veranderingen in de levensduur van de mutanten gemeld levensduur die verschillen van de wild-type N2 dieren 23 tot 24 25 (afb. 1C) hebben.
De test kan ook worden gebruikt om meer kwantitatieve uitspraken te doen. In Fig1D betekenen levensduur is uitgezet als een functie van de concentratie Mirtazepine 7. Elk gegevenspunt vertegenwoordigt de gemiddelde levensduur van 7-12 bevolking, die elk in een andere goed. Ook al is het aantal dieren per goed is relatief laag (5-15 dieren) van de well-to-well variatie is relatief klein kan worden afgeleid uit de fout bars.

Figuur 1. De microtiterplaat gebaseerd levensduur test reproduceert accuraat veranderingen in de levensduur in de literatuur.
(A) Sample verzamelde gegevens in een Excel-spreadsheet. Tijdens elke sessie het tellen van de datum, de coördinatie van de put en het aantal levende en dode dier werd opgenomen. Aan het begin van het experiment, was het totale aantal dieren in elke goed bepaald. (B) Survival curve van wild-type (N2) dieren gegroeid bij 20 ° C en 25 ° C. (C) overlevingscurven van stammen met mutaties die levensduur beïnvloeden. Alle vier de stammen werden getest in parallel op 20 ° C. (D) Dosis-respons curve van Mirtazepine behandelde N2 dieren. De gemiddelde levensduur is uitgezet als een functie van de Mirtazepine concentratie. Foutbalken geven de SEM van 8 wells per conditie.
5. Materialen.
M9 buffer, 1000 ml
Potassiumphosphate buffer pH 6,0, 1000 ml
Trace metal-oplossing
S-basismedium, 1000 ml
Kaliumcitraat 1M, 1000 ml
S-compleet medium, 1000 ml
NGM agar
TB, 1000 ml
0,6 mM Fluorodeoxyuridine (FUDR, sigma cat # F0503), 1000 ml
100 mg / ml carbenicilline, 10 ml
250ug / ml amfotericine B, 4 ml
De gepresenteerde protocol maakt het meten van C.elegans levensduur in 96 goed microtiterplaten. Zoals getoond in de representatieve resultaten sectie is repliceert betrouwbaar eerdere bevindingen en geeft kwantitatieve informatie. Met behulp van deze test hebben we met succes meer dan 89.000 gescreende moleculen voor hun effect op C.elegans levensduur.
Voor de toepassing van drug-screening, het meten van de levensduur in een 96 wells microtiterplaat formaat heeft verschillende voordelen ten opzichte van de klassieke vaste media assay. Het vermindert de arbeid die nodig is voor de media de voorbereiding, de hoeveelheid van incubatie ruimte, en de hoeveelheid van het geneesmiddel nodig is. De 96-well formaat en de microscopie setup mogelijk automatisering van de gehele test voor high throughput screening.
Tijdens de ontwikkeling van de test meerdere waarden voor elke variabele en combinaties daarvan werden getest op hun effecten op C.elegans levensduur. Deze tests onder verschillende OP50 concentratie variërend van 3 tot 10 mg / ml (3, 4, 6, 8, 10 mg / ml), verschillend aantal wormen per well variërend van 7 tot 45 (7, 10, 15, 22, 45 wormen / well), andere cultuur volumes variërend van 40 tot 150 ul per putje (40, 60, 80, 100, 120, 150 pi), en veranderingen in de buffer samenstelling. Als je ze in met een carbenicilline-resistente OP50, noch carbenicilline of amfotericine B in de aangegeven concentraties bleken C.elegans levensduur beïnvloeden. Voortdurend zachtjes schudden van de platen, zoals vaak aanbevolen in C.elegans vloeibare cultuur, bleek overbodig voor de kleine volumes die in deze test. Zachtjes schudden is echter vereist als microtiterplaten met grotere putten worden gebruikt. De waarden die in dit protocol zijn zorgvuldig geselecteerd op basis van statistische vergelijking van de verschillende geteste condities.
De meest verrassende kenmerk van deze test is waarschijnlijk het feit dat C.elegans kunnen worden bewaard in platen met 96 putjes die zijn afgedicht met tape. Side-by-side vergelijking is niet gebleken dat het verschil in levensduur van de dieren gekweekt in niet-gesloten platen, in platen afgedicht met een plastic sealer, of in platen afgedicht met jagers die uitwisseling van lucht mogelijk te maken. In alle drie de voorwaarden, de dieren ontwikkelde zich zeer homogeen van L1 aan zwangere volwassenen binnen 65 uur en toonde zeer vergelijkbaar zijn levensduur. Dieren gekweekt in parallel op NGM ontwikkeld iets sneller, maar dit verschil was onafhankelijk van de afwezigheid of aanwezigheid van een sealer.
De gepresenteerde protocol is gebaseerd op levende bacteriën, maar kan worden aangepast voor dode bacteriën. Echter, in een vloeistof-test een enkele overlevende bacteriën kunnen zich snel vermenigvuldigen en opnieuw bevolken van de cultuur. In onze handen, de enige betrouwbare manier om bacteriën te doden in de mate dat ze kunnen worden gebruikt voor vloeibare cultuur wordt door langdurige behandeling van de bacteriën met gammastraling.
Een belangrijk punt om te overwegen bij het plannen van een levensduur van experiment is de kracht van detectie. Afhankelijk van de grootte van het effect, moet het effect van het geneesmiddel van belang worden getest in meerdere putten. In een typische test 4 geneesmiddel behandeld en 4 controle putten, wat overeenkomt ruwweg op 40-50 dieren per stuk, moet voldoende zijn om een 30% toename van de levensverwachting in meer dan 95% van de experimenten op te sporen. Stijgt van 14% slechts aangetroffen in 60% van de gevallen en vereisen daarom meer repliceren putten.
De rijkdom van de levensduur van gegevens die zijn gegenereerd door deze test kan worden gebruikt om te experimenteren ontwikkelen of stam specifieke parametrische Gompertz modellen 1. Deze Gompertz modellen zijn nuttig om de kracht van de opsporing te bepalen en om het aantal valse positieven en negatieven voor grootschalige schermen te schatten. We controleren de voorspellingen van deze modellen in blinde experimenten en gebruikte ze om het aantal valse negatieven in grote schermen (niet gepubliceerde resultaten) te schatten.
Kortom, we verwachten dat de gepresenteerde analyse zal van groot nut om kleine moleculen die de levensduur van C.elegans uit te breiden en de onderliggende mechanismen studie te identificeren.
Geen belangenconflicten verklaard.
Dit protocol werd oorspronkelijk ontwikkeld bij Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle door Xiaolan Ye en Michael Petrascheck in het Laboratorium voor Linda Buck. De gedetailleerde versie van bovenstaande is opgesteld om de gehele procedure ter beschikking van de bredere gemeenschap te maken. Wij danken Carol Taylor, Sarah LeBoeuf en Andy Tomacelli voor het kritisch lezen van het protocol. Dit is manuscript # 2866 van het Scripps Research Institute. De Petrascheck Lab is gefinancierd door het Novartis ADI-programma.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Amphotericin B | Calbiochem | cat# 171375 | Also called Fungizone |
| FUDR | Sigma-Aldrich | cat# F0503 | FUDR is inactivated by heat, thaw in cold water |
| Mianserin | Sigma-Aldrich | M2525-250MG | Use as positive control at 50μM final concentration |
| Cyproheptadine | Sigma-Aldrich | cat#C6022-MG | Alternative positive control at 10 μM final concentration |
| Sealing Tape | Nalge Nunc international | cat# 236370 | Polyester, non-sterile |
| 96 well plate | Falcon BD | cat# 351172 | Non-treated, transparent, sterile individual packaged, polystyrene |
| Nunclon flask | Nalge Nunc international | cat# 178883 | used for large volumes |
Formal Correction: Erratum: Measuring Caenorhabditis elegans Life Span in 96 Well Microtiter Plates
Posted by JoVE Editors on 05/18/2011.
Citeable Link.
A correction was made to Measuring Caenorhabditis elegans Life Span in 96 Well Microtiter Plates. A constituent of the S-complete medium was omitted.
The omitted constituent was:
Only concern of mine is the possibility of screening over 89K molecules with this method. If you count each well (8well/treatment) it is a huge amount of work and time. Is there any other screening for live/dead animals?
1
ReplyPosted by: Gabor O.June 9, 2011, 4:43 PM