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 Swedish 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).
Livslängd är en biologisk process regleras av flera olika genetiska vägar. En strategi för att undersöka åldrandets biologi är att studera djur som hamnen mutationer i delar av ålder-rättsliga vägar. Om dessa mutationer störa funktionen hos ålders-reglerande väg och därför förändra livslängden på hela organismen, ger de viktiga mekanistiska insikter 1-3.
En annan strategi för att utreda regleringen av livslängd är att använda små molekyler för att störa ålder-rättsliga vägar. Hittills har ett antal molekyler kända för att förlänga livslängden på olika modellorganismer och används som verktyg för att studera åldrandets biologi 4-16. Antalet identifierade molekyler hittills är litet jämfört med den genetiska "verktygen" som är tillgänglig att studera åldrandets biologi.
Caenorhabditis elegans är en av principen modeller som används för att studera åldrandet på grund av dess utmärkta genetik och kort livslängd på tre veckor. På senare tid har C.elegans framträtt som en modell organism för fenotyp baserade läkemedlet skärmar 5,7,16-20 på grund av sin ringa storlek och dess förmåga att växa i mikrotiterplattor.
Här presenterar vi ett test för att mäta C.elegans livslängden i 96 väl mikrotiterplattor. Analysen har utvecklats och använts med framgång till skärmen stora bibliotek för molekyler som sträcker C.elegans livslängd 7. Tillförlitligheten i analysen har utvärderats i flera tester: dels genom att mäta livslängd vildtyp djur växt vid olika temperaturer, för det andra genom att mäta livslängd mutanter med förändrad livslängd, för det tredje, genom att mäta förändringar i livslängd som svar på olika koncentrationer av antidepressiva Mirtazepine. Mirtazepine har tidigare visat att förlänga livslängden i C.elegans 7. Resultaten av dessa tester visar att analysen kan replikera tidigare resultat från andra analyser och är kvantitativa. Den mikroteststrips formatet gör också denna livslängd analys kompatibel med automatiserade system vätskehantering och tillåter integration i automatiserade plattformar.
Översikt: Protokollet är uppdelad i fyra delar. Del 1 beskriver hur man förbereder utfodring bakterier. Del 2 beskriver hur du förbereder masken kulturen. Del 3 beskriver hur man poäng livslängd. Del 4 visar några representativa resultat, och del 5 beskriver hur man kan förbereda de nödvändiga lösningarna. Livslängd experiment ta flera veckor att slutföra. För varje steg av protokollet veckan är dag och tid på dagen med för att underlätta planeringen. Den L4 scenen (Dag 0) används som referenspunkt för hela protokollet.
1. Beredning av Feeding Bakterier
Detta avsnitt beskriver förberedelserna för utfodring bakterier. De specifika E. coli stam som används till foder C.elegans heter OP50. Före detta protokoll, för att förhindra korskontaminering av masken kultur med andra bakterier, har OP50 stammen gjorts Carbenicillin / ampicillinresistenta 21. Förbered OP50 fyra till fem dagar i förväg. Allt material som kommer i kontakt med OP50 måste vara sterila.
Dag -7: torsdag (vecka 1): Inokulera 5 mL TB innehåller 100 mikrogram / ml ampicillin och 0,1 mikrogram / ml Amfotericin B med en enda OP50 koloni och inkubera över natten vid 37 ° C i en bakteriell shaker.
Dag -6: fredag (vecka 1).
Morgon 8:30. Inokulera tidigt att ge tillräckligt med tid för kulturen att nå mättnad
2. Beredning av en synkron Worm Kultur
Detta avsnitt beskriver förberedelserna av masken kulturen. Dess mål är att generera en ålder-synkron befolkning av maskar. Allt material som kommer i kontakt med C.elegans efter blekmedel behandlingen i steg 5 måste vara sterila. Plattorna hålls vid 20 ° C om inte annat anges.
Dag -6: fredag (vecka 1), 4:00 PM: Överför djur till en ny platta
Dag -3: måndag (vecka 2) 10:00 am: Upprätta en synkron befolkning
Dag -2: tisdag (vecka 2), 12.00: Seed djuren i plattorna
Dag 0: torsdag (vecka 2) innan middagen: Sterilisera djur genom att lägga Fluorodeoxyuridine (FUDR)
Dag 1: fredag (vecka 2): Lägg droger till kultur
Dag 4: måndag (vecka 3): Ändra tätningsmedel
Dag 5: Tisdag (vecka 3): Lägg till nya OP50 för att förhindra svält
3. Målgörare i livslängd.
Detta avsnitt beskriver hur överlevnad synkroniserade masken befolkningen i del 2 skall övervakas tills djuren dog. För att observera djuren i 96 brunnar, använder ett inverterat mikroskop med en 2x eller 2.5x mål. Spela överlevnad uppgifter tre gånger i veckan, måndag, onsdag och fredag. Använd rörelse för att avgöra om djuren är levande eller döda. Starkt ljus, särskilt blått ljus, inducerar djuren att röra sig. Ta inte bort döda djur från analysen. Ibland kan djur som inte rör sig och var fast beslutna döda i föregående räkna flytta senare.
4. Representativa resultat.
Detta avsnitt visar ett exempel på hur man kan föra register över livslängden data som genereras av denna analys och några representativa resultat.
Figur 1A visar ett exempel på hur du spelar in livslängden data under denna analys. Ett Excel-blad används för att hålla reda på överlevnad befolkningen i varje brunn. För varje bra det är koordinaten i plattan, (X0) stam, läkemedel, koncentration av läkemedlet och det totala antalet djur som lever på dag 0 registreras i början av experimentet. Avstämningsdag, liksom antalet levande och döda djur tre gånger i veckan för att följa överlevnaden av de olika populationer i varje brunn. Att plotta resultatet, beräkna hur stor del av djuren vid liv för varje dag och rita det som en funktion av tiden i dagar. P-värden skall beräknas med statistiska paket som STATA eller liknande programvara.
Mediet livslängd C.elegans är temperaturberoende. Figur 1B visar att temperaturberoende förändringar i livslängd exakt återges av mikroteststrips baserat livslängd analys 22. Likaså återger mikrotiterplatta analysen förändringar i livslängd mellan mutanter rapporteras ha livslängd som skiljer sig från vilda djur typ N2 23-24 25 (fig 1c).
Analysen kan också användas för att göra mer kvantitativa uttalanden. I Fig1D menar livslängd är inritad som en funktion av Mirtazepine koncentration 7. Varje datapunkt motsvarar den genomsnittliga livslängden på 7-12 befolkningen, varje levande i en annan väl. Även om antalet djur per brunn är relativt låg (5-15 djur) väl till brunnar variationen är relativt liten vilket kan ses från felstaplar.

Figur 1. Mikrotiterplatta bygger livslängd analys återger exakt förändringar i livslängd rapporterats i litteraturen.
(A) Exempel på data som samlats in i ett Excel-ark. Under varje räkna session datum, samordna den väl och antalet levande och döda djur spelades in. I början av experimentet var det totala antalet djur i varje brunn bestäms. (B) Överlevnad kurva av vild typ (N2) djur växt vid 20 ° C och 25 ° C. (C) överlevnadskurvorna stammar bär mutationer som påverkar livslängden. Alla fyra stammar analyserades parallellt vid 20 ° C. (D) dosresponskurvan av Mirtazepine behandlade N2 djur. Genomsnittlig livslängd är inritad som en funktion av Mirtazepine koncentration. Felstaplar ange SEM av 8 brunnar per tillstånd.
5. Material.
M9 buffert, 1000 ml
Potassiumphosphate buffert pH 6,0, 1000 ml
Spårmetaller lösning
S-bassubstratets, 1000 ml
Kaliumcitrat 1M, 1000 ml
S-komplett medium, 1000 ml
NGM agar
TB, 1000 ml
0,6 mm Fluorodeoxyuridine (FUDR, sigma katt # F0503), 1000 ml
100 mg / ml Carbenicillin, 10 ml
250ug / ml Amfotericin B, 4 ml
Protokollet presenteras möjliggör mätning av C.elegans livslängden i 96 väl mikrotiterplattor. Som framgår av representativa resultat avsnittet replikerar den på ett tillförlitligt tidigare resultat och ger kvantitativ information. Med hjälp av denna analys har vi framgångsrikt visas över 89 tusen molekyler för deras effekt på C.elegans livslängd.
För narkotika screening, mäta livslängden i ett 96 väl mikrotiterplatta formatet har flera fördelar jämfört med den klassiska fasta medier analys. Det minskar arbete som krävs för media förberedelse, mängden inkubation utrymme, och mängden läkemedel som behövs. Den 96-bra format och mikroskopi inställning tillåter automatisering av hela analysen för hög genomströmning visningar.
Under utvecklingen av analysen flera värden för varje variabel och kombinationer av dessa testades för deras effekter på C.elegans livslängd. Dessa tester ingår olika OP50 koncentration mellan 3 till 10 mg / ml (3, 4, 6, 8, 10 mg / ml), olika antal maskar per brunn från 7 till 45 7 (, 10, 15, 22, 45 maskar / brunn), annan kultur volymer som sträcker sig från 40 till 150 mikroliter per brunn (40, 60, 80, 100, 120, 150 mikroliter), och förändringar i buffert sammansättning. Om matas med en Carbenicillin-resistent OP50, visade varken Carbenicillin eller amfotericin B vid koncentrationer befanns påverka C.elegans livslängd. Kontinuerlig varsam skakning av plattor, som ofta rekommenderas i C.elegans flytande kultur, hittades onödigt för små volymer som används i denna analys. Gentle skakar dock krävs om mikrotiterplattor med större brunnar som ska användas. De värden som anges i detta protokoll omsorgsfullt har valts ut baserat på statistisk jämförelse av de testade olika förhållanden.
Det mest överraskande inslag i denna analys är förmodligen det faktum att C.elegans kan hållas i 96 brunnar som är förseglade med tejp. Side-by-side jämförelser visade inte någon skillnad i livslängd för djur odlade i oförseglade tallrikar, i plattor förseglas med en plast sealer, eller i form av plattor tätas med tätningsmedel som tillåter luftväxling. I alla tre villkor, utvecklade djuren är mycket homogent från L1 till gravida vuxna inom 65 timmar och visade mycket jämförbara livslängd. Djur odlas parallellt på NGM utvecklats något snabbare, men denna skillnad var oberoende av frånvaron eller närvaron av en sealer.
Den presenterade Protokollet är baserat på levande bakterier, men kan anpassas för döda bakterier. Men i en vätska analys en enda överlevande bakterierna snabbt kan föröka sig och åter befolka kulturen. I våra händer är det enda tillförlitliga sättet att döda bakterier i den mån de kan användas för flytande kultur vid långvarig behandling av bakterier med gammastrålning.
En viktig punkt att beakta vid planeringen av en livslängd experiment är kraften för upptäckt. Beroende på storleken på effekten måste effekten av läkemedlet av intresse att testas i flera brunnar. I ett typiskt test 4 läkemedelsbehandlade och 4 brunnar kontroll, vilket ungefär motsvarar 40-50 djur varje, borde räcka för att upptäcka en 30% ökning av livslängden i mer än 95% av försöken. Ökar med 14% bara detekteras i 60% av fallen och därför kräver mer replikera brunnar.
Den mängd livslängd data som genereras av denna analys kan användas för att utveckla experiment eller stamspecifik parametriska Gompertz modeller 1. Dessa Gompertz modeller är användbara för att bestämma kraften för upptäckt och för att uppskatta antalet falska positiva och negativa för stora skärmar. Vi kontrollerade förutsägelser av dessa modeller i blind experiment och använde dem för att uppskatta antalet falskt negativa i stora skärmar (opublicerade resultat).
Sammanfattningsvis räknar vi med att den presenterade analysen kommer att vara till stor nytta för att identifiera små molekyler som utökar livslängden hos C.elegans och studera bakomliggande mekanismer.
Inga intressekonflikter deklareras.
Detta protokoll utvecklades ursprungligen vid Fred Hutchinson Cancer Research Center i Seattle av Xiaolan Ye och Michael Petrascheck i laboratorium av Linda Buck. Den detaljerade versionen ovan har varit beredd att göra hela proceduren tillgängliga för samhället i stort. Vi tackar Carol Taylor, Sarah Leboeuf och Andy Tomacelli för kritiskt läsa protokollet. Detta manuskript # 2866 från The Scripps Research Institute. Den Petrascheck Lab finansieras av Novartis ADI-programmet.
| 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